設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

文獻(xiàn)綜述1.前言視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范系統(tǒng)的組成部分，它是一種防范能力較強(qiáng)的綜合系統(tǒng)。視頻監(jiān)控以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場合。近年來，隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控制技術(shù)也有長足的發(fā)展。視頻監(jiān)控是安防領(lǐng)域一個(gè)很重要的構(gòu)成。其主要起的作用一般都是通過監(jiān)控實(shí)時(shí)錄像或者調(diào)看錄像來確保某一場合的安全或者起到監(jiān)督控制的作用。一般是用在交通系統(tǒng)，公安系統(tǒng)，學(xué)校，地鐵，車站等等。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，一些網(wǎng)絡(luò)上的漏洞導(dǎo)致個(gè)人信息的被泄露，給個(gè)人帶來的重大的損失，所以人們?cè)絹碓街匾晜€(gè)人信息的保護(hù)，在一些特殊的領(lǐng)域，比如說銀行，監(jiān)獄和一些保密性比較強(qiáng)的機(jī)構(gòu)更加重視對(duì)數(shù)據(jù)的加密。通過查閱資料了解到，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控一般使用算法加密的方法實(shí)現(xiàn)，其需要算法具有很高的復(fù)雜性，可是算法復(fù)雜性提高了，監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性必定下降，為了解決這一矛盾，近年來提出了一種新型的加密方式-混沌加密。在維基百科中對(duì)混沌的解釋如下：混沌理論（Chaostheory）是關(guān)于\o"非線性系統(tǒng)（頁面不存在）"非線性系統(tǒng)在一定參數(shù)條件下展現(xiàn)\o"分岔理論"分岔（bifurcation）、周期運(yùn)動(dòng)與非周期運(yùn)動(dòng)相互糾纏，以至于通向某種非周期有序運(yùn)動(dòng)的理論。在\o"耗散系統(tǒng)"耗散系統(tǒng)和\o"保守系統(tǒng)"保守系統(tǒng)中，混沌運(yùn)動(dòng)有不同表現(xiàn)，前者有\(zhòng)o"吸引子"吸引子，后者無（也稱含\o"混吸引子（頁面不存在）"混吸引子）。混沌系統(tǒng)有三種性質(zhì)：受初始狀態(tài)影響的敏感性，初始條件非常微小的變動(dòng)也可以導(dǎo)致最終狀態(tài)的巨大差別。具有拓?fù)浠旌闲裕徊粐?yán)格地來說，就是系統(tǒng)會(huì)將初始空間的拓?fù)湫再|(zhì)徹底打亂，使得任何初始狀態(tài)變換到其他任何位置。周期軌道稠密，即在任何初始值附近都可以找到具有周期軌道的值。 因?yàn)榛煦缇哂斜闅v性（ergodidty）、混合性（mixing）、確定性（exactriess）、對(duì)初始條件的敏感性和不可預(yù)測性，都可以和密碼學(xué)中的混淆（confusion）和散布（diffusion）概念聯(lián)系起來。因此，人們就想到使用混沌系統(tǒng)去開發(fā)新的密碼設(shè)計(jì)，從而可以對(duì)圖像在傳輸過程中進(jìn)行加密?；煦缂用苤饕侵竿ㄟ^混沌技術(shù)進(jìn)行加密?；煦鐖D像加密技術(shù)是近年來應(yīng)用非常普遍的一種數(shù)字圖像加密技術(shù)，混沌現(xiàn)象是指在非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中出現(xiàn)的確定性和類似隨機(jī)的過程，混沌動(dòng)力學(xué)在此基礎(chǔ)上得到迅猛發(fā)展，這使得混沌可以用來作為一種新的密碼體系，可以給聲音、圖像數(shù)據(jù)以及文本文件加密。

1997年Fridrich首次將混沌加密方法應(yīng)用到圖像加密中，隨后，混沌圖像加密技術(shù)成為數(shù)字圖像加密技術(shù)研究的熱點(diǎn)。

混沌圖像加密技術(shù)的原理

將原始信息與混沌發(fā)生器產(chǎn)生的混沌序列進(jìn)行特定的運(yùn)算，使原始信息轉(zhuǎn)換為具有類似隨機(jī)噪聲的性態(tài)，從而對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行加密。

解密就是將加密信息與混沌發(fā)生器產(chǎn)生的混沌序列進(jìn)行反運(yùn)算，去除混沌信號(hào)，使原始信息恢復(fù)。2.混沌加密系統(tǒng)的研究歷史以及現(xiàn)狀實(shí)際上,對(duì)混沛的描述在一些古籍中就有出現(xiàn)?；旒兪俏覈糯枷爰谊P(guān)于宇宙起源的一種重要概念,雖然跟當(dāng)今科學(xué)定義的概念不同,但也是我們古代思想對(duì)現(xiàn)代科學(xué)的重要貢獻(xiàn)之一。《三五歷》中說,“未有天地之時(shí),混純?nèi)珉u子,盤古生其中”?！墩摵狻分姓f:“元?dú)馕捶?混沛唯一”?！兑字M》中說:“混純者,言萬物相混成而未分離”。《舊約全書》中提到:“起初上帝創(chuàng)造天地,地是空虛混純”。以上都是古代著作中關(guān)于混沛的描述。在自然科學(xué)領(lǐng)域,混沛也有著其獨(dú)特的發(fā)展軌跡。十九世紀(jì)末,龐加萊在研究三體問題的穩(wěn)定性時(shí)發(fā)現(xiàn),即使是只有兩個(gè)自由度的保守系統(tǒng)也能做出難以預(yù)測的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。這種三體運(yùn)動(dòng)特征可以被認(rèn)為是最早發(fā)現(xiàn)混沛存在的事實(shí)。作為一個(gè)令人驚訝的自然科學(xué)分支，混沌理論自二十世紀(jì)60年代快速地發(fā)展起來，并最終在70年代得到了基本確立。1971年法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家D.Ruelle與荷蘭學(xué)者F.Takens聯(lián)名發(fā)表了著名論文《論湍流的本質(zhì)》，在學(xué)術(shù)界第一個(gè)提出了用混沌來描述湍流形成機(jī)理的不正確性。他們通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)分析，獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了動(dòng)力系統(tǒng)存在一套特別復(fù)雜的新型吸引子，描述了他的幾何特征，證明與這種吸引子有關(guān)的運(yùn)動(dòng)即為混沌，發(fā)現(xiàn)了第一條通向混沌的道路，并把這類新型吸引子命名為混沌吸引子。1975年,華人科學(xué)家李天巖和他的導(dǎo)師Yorke聯(lián)名發(fā)表了一篇轟動(dòng)學(xué)術(shù)界的論文《周期三蘊(yùn)含混純》,其中提出一個(gè)關(guān)于混沛的數(shù)學(xué)定理。定理描述了混純現(xiàn)象的數(shù)學(xué)特征,為以后一系列的研究提供了方向。李天巖首次在動(dòng)力學(xué)研究中提出了“混沛”(Chaos)—詞,為新領(lǐng)域建立了中心概念。自從美國海軍實(shí)驗(yàn)室公開混純保密通訊在研究上取得的進(jìn)展后,學(xué)術(shù)界才掀起了混純?cè)诒Ｃ芡ㄓ嵵械难芯繜岢?。上世紀(jì)九十年代初,英國數(shù)學(xué)家Matthews上世紀(jì)九十年代,研究人員經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了混沛同步技術(shù),并且提出了基于混純同步的保密方案。其中有提到兩種混純保密通信模型:一種是對(duì)應(yīng)的模擬保密通訊系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)方式是在模擬電路中依靠混純同步的技術(shù)實(shí)現(xiàn);第二種是在計(jì)算機(jī)或者數(shù)字電路上實(shí)現(xiàn)混純密碼系統(tǒng)。 從1990年開始,混純密碼的研究進(jìn)入了繁榮時(shí)期,期間在學(xué)術(shù)界有大量的研究成果。歐密會(huì)和密碼學(xué)雜志《Cryptologia》上都有關(guān)于混純密碼的研究成果。這些算法都是將混純密碼與傳統(tǒng)密碼相結(jié)合,提出了許多新的算法。這是混純密碼作為交叉學(xué)科進(jìn)入被密碼學(xué)領(lǐng)域的前期背景。 因?yàn)榛煦缛筇匦?，分別為：隨機(jī)性，即體系處于混沌狀態(tài)是由體系內(nèi)部動(dòng)力學(xué)隨機(jī)性產(chǎn)生的不規(guī)則性行為；敏感性，即系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌道對(duì)初值的極度敏感性．這種敏感性，一方面反映出在非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，隨機(jī)性系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的強(qiáng)烈影響；另一方面也將導(dǎo)致系統(tǒng)長期時(shí)間行為的不可預(yù)測性。標(biāo)度律，混沌現(xiàn)象是一種無周期性的有序態(tài)。結(jié)合傳統(tǒng)的加密技術(shù)所要求的混淆（confusion）和散布（diffusion），與混沌系統(tǒng)中的隨機(jī)很敏感有很大的聯(lián)系，所以人們就想把混沌很好性能用在加密上，所以產(chǎn)生了我們現(xiàn)在所說的混沌加密技術(shù)。混沌加密技術(shù)主要是指，通過混沌系統(tǒng)迭代產(chǎn)生混沌序列，產(chǎn)生的混沌序列作為密鑰或者密鑰的一部分，再結(jié)合異或或其他算法進(jìn)行加密。因?yàn)榛煦缦到y(tǒng)產(chǎn)生的序列具有很好初值敏感性和隨機(jī)性，所以通過混沌加密的系統(tǒng)比通過傳統(tǒng)加密的監(jiān)控系統(tǒng)具有更好的安全性和實(shí)時(shí)性，一般傳統(tǒng)的加密算法是通過提高加密算法的復(fù)雜度來提高安全性，實(shí)時(shí)性差，硬件要求高。加密所使用的混沌序列決定著整個(gè)加密系統(tǒng)的安全性，設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)力學(xué)特性良好的混沌系統(tǒng)，然后通過此系統(tǒng)產(chǎn)生混沌序列進(jìn)行加密是從本質(zhì)上改善整個(gè)系統(tǒng)安全性的有效方法。設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)力學(xué)特性良好的混沌系統(tǒng)同時(shí)也是一個(gè)現(xiàn)代科研發(fā)展的熱點(diǎn)課題，這個(gè)課題在今后的科學(xué)研究中將會(huì)有更大的研究空間。近幾年隨著人們對(duì)混沌理論的不斷了解，混沌加密技術(shù)受到了更廣泛的關(guān)注。3.總結(jié)隨著社會(huì)的發(fā)展，視頻監(jiān)控在安防領(lǐng)域的影響力必定會(huì)越來越大，在安防領(lǐng)域中視頻的加密傳輸又作為很重要的一部分，特別在一些重要的場合。這就要求人們不斷的要提高系統(tǒng)的安全性。而傳統(tǒng)的加密算法是通過提高算法復(fù)雜度來解決問題，使得監(jiān)控實(shí)時(shí)性降低，已滿足不了人們的要求。由于混純和密碼具有某些一致的特征:第一,密碼具有混淆性,混純具有遍歷性;第二,密碼具有擴(kuò)散性,輸入的微小變化和局部變化會(huì)導(dǎo)致輸出的顯著變化和全局變化,混沛具有初始狀態(tài)和參數(shù)的