一种改进的高性能Lorenz系统构造及其应用

官国荣; 吴成茂; 贾倩

doi:10.7498/aps.64.020501

摘要

Lorenz系统是一种最具有代表性、典型性的混沌模型之一, 一直被众多学者深入研究和广泛应用.为了获取结构和动力学行为更为复杂的混沌吸引子, 不断改善Lorenz系统已成为混沌动力系统研究中的重要课题之一. 为此, 本文提出了一个具有复杂系统动力学行为的改进的Lorenz系统, 并将其用于图像信息安全保护. 在现有各种改进的Lorenz系统的基础上, 首先通过增加Lorenz系统的控制参数和改变非线性项相结合的方法构造出一种新的Lorenz 混沌系统; 其次采用微分动力系统方法深入研究该系统并获得与Lorenz系统、Bao系统、Tee系统和Y系统等具有相似的耗散性、对称性、稳定性, 以及更加复杂的混沌特性和动力学行为, 同时分析该系统所产生随机序列具有良好的相关性和复杂性; 最后将其所产生的离散伪随机序列用于图像置乱和扩散加密, 通过对图像加密结果的相邻像素相关性分析、灰度空间相关特性不确定性分析、抗差分攻击以及密钥敏感性测试, 表明本文所构造的改进的Lorenz系统应用于图像加密能获得相对较高的安全性.

关键词:

作者及机构信息

1.
西安邮电大学电子工程学院, 西安 710121;

2.
陕西凌云电器集团有限公司设计所, 宝鸡 721006

基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号: 61136002)、陕西省自然科学基金(批准号: 2014JM8331, 2014JQ5183, 2014JM8307)和陕西省教育厅自然科学专项基金(批准号: 2013JK1129)资助的课题.

参考文献

[1]	Lorenz E N 1963 J. Atmos. Sci. 20 113
[2]	Pareek N K,Patidar V,Sud K K 2006 Image Vision Comput. 24 9
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[4]	Singh N, Sinha A 2009 Opt. Commun. 282 6
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[16]	Li C B, Wang H K, Huang X M 2009 Microcomput. Inform. 25 8 (in Chinese) [李春彪, 王翰康, 黄新民 2009 微计算机信息 25 8]
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[23]	Luo X W, Wang C H, Wan Zhao 2014 Nonlinear Anal. Model. Control 19 2
[24]	Li C G, Chen G R 2005 Chaos, Soliton. Fract. 5 23
[25]	Liu Y J 2010 Ph. D. Dissertation (Guangzhou: South China University of Teehnology) (in Chinese) [ 刘永建 2010 博士学位论文(广州: 华南理工大学)]
[26]	Grassberger P, Procaccia I 1983 Physica D 9 189
[27]	Ramasubramanian K, Sriram M S 2000 Physica D 139 72
[28]	Han M, Wei R 2010 Syst. Eng. Electron. 32 11 (in Chinese) [韩敏, 魏茹 2010 系统工程与电子技术 32 11]
[29]	Guo J B, Xu X Z, Shi Q H, Hu T H 2013 Acta Phys. Sin. 62 110508 (in Chinese) [郭静波, 徐新智, 史启航, 胡铁华 2013 物理学报 62 110508]
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[31]	Chen X J, Li Z, Bai B M, Pan W, Chen Q H 2011 J. Electron. Inform. Technol. 33 5 (in Chinese) [陈小军, 李赞, 白宝明, 潘玮, 陈清华 2011 电子与信息学报 33 5]
[32]	Cao G H, Hu K 2013 J. Beijing Univ. Aeron. Astron. 39 1 (in Chinese) [曹光辉, 胡凯 2013 北京航空航天大学学报 39 1]
[33]	Zhu C X, Sun K H 2012 Acta Phys. Sin. 61 120503 (in Chinese) [朱从旭, 孙克辉 2012 物理学报 61 120503]
[34]	Li H N, Guo C F 2012 J. Data Acquisi. Process. 27 1 (in Chinese) [李慧娜, 郭超峰 2012 数据采集与处理 27 1]
[35]	Wang J, Jiang G P 2011 Acta Phys. Sin. 60 060503 (in Chinese) [王静, 蒋国平 2011 物理学报 60 060503]
[36]	Wang X Y, Xie Y X 2011 Chin. Phys. B 20 8

施引文献

[1]	Lorenz E N 1963 J. Atmos. Sci. 20 113
[2]	Pareek N K,Patidar V,Sud K K 2006 Image Vision Comput. 24 9
[3]	Rhouma R, Belghith S 2008 Phys. Lett. A 372 38
[4]	Singh N, Sinha A 2009 Opt. Commun. 282 6
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[26]	Grassberger P, Procaccia I 1983 Physica D 9 189
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[36]	Wang X Y, Xie Y X 2011 Chin. Phys. B 20 8

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西安邮电大学电子工程学院, 西安 710121;

2.
陕西凌云电器集团有限公司设计所, 宝鸡 721006

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一种改进的高性能Lorenz系统构造及其应用

English Abstract

An improved high performance Lorenz system and its application

1.
School of Electronic Engineering, Xi'an University of Posts and Telecommunications, Xi'an 710121 China;

2.
Shaanxi Lingyun Electronics Group Co., Ltd Design Institute, Baoji 721006 China

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