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混沌理论是一门新兴的学科,却与相对论和量子理论一样,被誉为20世纪中物理科学三次大革命之一。它启发了人们从一个新的角度去观察、理解这个世界。同时,它让学者们拥有了一个新的理念、新的思维去分析理解问题。现代通信也受到了影响,混沌在现代通信中的应用一度成为研究的热点。同时,随着数字技术及Internet技术的飞速发展,多媒体占据了现代信息载体的主导地位,多媒体通信越来越成为现代通信技术中研究的重点,通信领域也在逐渐与信号处理、密码学等学科交融。
孙云山同学在混沌的应用方面展开了研究工作(《混沌序列码实现方法及应用》,电路与系统学报)[10];郜社荣同学在视频流加密领域做出了较为深入的探讨和分析(《基于混沌序列的视频流加密技术研究》,云南大学2002级硕士研究生毕业论文)[39]。本文在该论文的前期研究工作基础上,在导师的悉心指导下,对该课题进行了延伸,更进一步讨论和研究了通信中混沌的应用及基于混沌序列的视频流加密技术。
本文首先讨论了混沌理论在跳频通信中的应用,提出一种新的混沌跳频序列产生方法;然后以此作为混沌序列的产生方式,扩展应用到图像和视频加密中。紧接着详细叙述了一种新的图像灰度值二维加密方法。基于文献[39],论文进一步对视频流加密技术进行了探讨。提出一种新的视频流加密算法——“基于混沌序列的视频流选择性加密”(SelectiveEncryptionAlgorithmforVideoStreamBasedonChaosSequence,SEVSBC),并给出其安全性、计算复杂度等方面的详细分析。分析结果表明:本文提出的SEVSBC具有良好的加密效果,兼容性强,具有较强实际应用价值。
全文安排如下:第1章,从混沌理论的发展及多媒体的发展角度,在结合国内外研究状况和发展趋势的基础上,介绍了本课题研究的背景和意义。
第2章,简要介绍了混沌理论的概念,以及混沌的描述和特性;然后介绍了混沌理论在现代通信中应用的研究现状;最后给出了一种新的混沌跳频序列的产生方法,并与其他文献做了性能上的比较,得到了较好的分析结果。
第3章,分析了现有的图像加密算法,提出一种新的基于混沌的图像灰度值二维加密算法,分析结果表明其安全性有较大的提高。
第4章,介绍了MPEG-4标准,详细分析标准中的各个压缩模块,建立了MPEG-4压缩编码实验平台;在此基础上,提出了SEVSBC,并进行了实验分析。
第5章,深入探讨了SEVSBC的安全性能;然后讨论了SEVSBC的计算复杂度和对压缩编码的影响。
第6章,对全文进行了总结,并对课题的发展进行了展望。