設計文獻綜述

文獻綜述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)容豐富而廣泛應用于許多場合。近年來，隨著計算機、網(wǎng)絡以及圖像處理、傳輸技術的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控制技術也有長足的發(fā)展。視頻監(jiān)控是安防領域一個很重要的構(gòu)成。其主要起的作用一般都是通過監(jiān)控實時錄像或者調(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)，學校，地鐵，車站等等。隨著網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，一些網(wǎng)絡上的漏洞導致個人信息的被泄露，給個人帶來的重大的損失，所以人們越來越重視個人信息的保護，在一些特殊的領域，比如說銀行，監(jiān)獄和一些保密性比較強的機構(gòu)更加重視對數(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現(xiàn)，其需要算法具有很高的復雜性，可是算法復雜性提高了，監(jiān)控系統(tǒng)的實時性必定下降，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。在維基百科中對混沌的解釋如下：混沌理論（Chaostheory）是關于\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）、周期運動與非周期運動相互糾纏，以至于通向某種非周期有序運動的理論。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，混沌運動有不同表現(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）?；煦缦到y(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也可以導致最終狀態(tài)的巨大差別。具有拓撲混合性；不嚴格地來說，就是系統(tǒng)會將初始空間的拓撲性質(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。 因為混沌具有遍歷性（ergodidty）、混合性（mixing）、確定性（exactriess）、對初始條件的敏感性和不可預測性，都可以和密碼學中的混淆（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)新的密碼設計，從而可以對圖像在傳輸過程中進行加密?；煦缂用苤饕侵竿ㄟ^混沌技術進行加密?；煦鐖D像加密技術是近年來應用非常普遍的一種數(shù)字圖像加密技術，混沌現(xiàn)象是指在非線性動態(tài)系統(tǒng)中出現(xiàn)的確定性和類似隨機的過程，混沌動力學在此基礎上得到迅猛發(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用到圖像加密中，隨后，混沌圖像加密技術成為數(shù)字圖像加密技術研究的熱點。

混沌圖像加密技術的原理

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

解密就是將加密信息與混沌發(fā)生器產(chǎn)生的混沌序列進行反運算，去除混沌信號，使原始信息恢復。2.混沌加密系統(tǒng)的研究歷史以及現(xiàn)狀實際上,對混沛的描述在一些古籍中就有出現(xiàn)。混純是我國古代思想家關于宇宙起源的一種重要概念,雖然跟當今科學定義的概念不同,但也是我們古代思想對現(xiàn)代科學的重要貢獻之一?！度鍤v》中說,“未有天地之時,混純?nèi)珉u子,盤古生其中”?！墩摵狻分姓f:“元氣未分,混沛唯一”?！兑字M》中說:“混純者,言萬物相混成而未分離”?！杜f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于混沛的描述。在自然科學領域,混沛也有著其獨特的發(fā)展軌跡。十九世紀末,龐加萊在研究三體問題的穩(wěn)定性時發(fā)現(xiàn),即使是只有兩個自由度的保守系統(tǒng)也能做出難以預測的復雜運動。這種三體運動特征可以被認為是最早發(fā)現(xiàn)混沛存在的事實。作為一個令人驚訝的自然科學分支，混沌理論自二十世紀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)學家、物理學家D.Ruelle與荷蘭學者F.Takens聯(lián)名發(fā)表了著名論文《論湍流的本質(zhì)》，在學術界第一個提出了用混沌來描述湍流形成機理的不正確性。他們通過嚴格的數(shù)學分析，獨立地發(fā)現(xiàn)了動力系統(tǒng)存在一套特別復雜的新型吸引子，描述了他的幾何特征，證明與這種吸引子有關的運動即為混沌，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,華人科學家李天巖和他的導師Yorke聯(lián)名發(fā)表了一篇轟動學術界的論文《周期三蘊含混純》,其中提出一個關于混沛的數(shù)學定理。定理描述了混純現(xiàn)象的數(shù)學特征,為以后一系列的研究提供了方向。李天巖首次在動力學研究中提出了“混沛”(Chaos)—詞,為新領域建立了中心概念。自從美國海軍實驗室公開混純保密通訊在研究上取得的進展后,學術界才掀起了混純在保密通訊中的研究熱潮。上世紀九十年代初,英國數(shù)學家Matthews上世紀九十年代,研究人員經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)了混沛同步技術,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:一種是對應的模擬保密通訊系統(tǒng),實現(xiàn)方式是在模擬電路中依靠混純同步的技術實現(xiàn);第二種是在計算機或者數(shù)字電路上實現(xiàn)混純密碼系統(tǒng)。 從1990年開始,混純密碼的研究進入了繁榮時期,期間在學術界有大量的研究成果。歐密會和密碼學雜志《Cryptologia》上都有關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科進入被密碼學領域的前期背景。 因為混沌三大特性，分別為：隨機性，即體系處于混沌狀態(tài)是由體系內(nèi)部動力學隨機性產(chǎn)生的不規(guī)則性行為；敏感性，即系統(tǒng)的運動軌道對初值的極度敏感性．這種敏感性，一方面反映出在非線性動力學系統(tǒng)內(nèi)，隨機性系統(tǒng)運動趨勢的強烈影響；另一方面也將導致系統(tǒng)長期時間行為的不可預測性。標度律，混沌現(xiàn)象是一種無周期性的有序態(tài)。結(jié)合傳統(tǒng)的加密技術所要求的混淆（confusion）和散布（diffusion），與混沌系統(tǒng)中的隨機很敏感有很大的聯(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?；煦缂用芗夹g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行加密。因為混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的序列具有很好初值敏感性和隨機性，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時性，一般傳統(tǒng)的加密算法是通過提高加密算法的復雜度來提高安全性，實時性差，硬件要求高。加密所使用的混沌序列決定著整個加密系統(tǒng)的安全性，設計一個動力學特性良好的混沌系統(tǒng)，然后通過此系統(tǒng)產(chǎn)生混沌序列進行加密是從本質(zhì)上改善整個系統(tǒng)安全性的有效方法。設計一個動力學特性良好的混沌系統(tǒng)同時也是一個現(xiàn)代科研發(fā)展的熱點課題，這個課題在今后的科學研究中將會有更大的研究空間。近幾年隨著人們對混沌理論的不斷了解，混沌加密技術受到了更廣泛的關注。3.總結(jié)隨著社會的發(fā)展，視頻監(jiān)控在安防領域的影響力必定會越來越大，在安防領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雜度來解決問題，使得監(jiān)控實時性降低，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,密碼具有擴散性,輸入的微小變化和局部變化會導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