恭喜长沙理工大学姚卫获国家专利权
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龙图腾网恭喜长沙理工大学申请的专利一种基于多稳态忆阻器与四维混沌神经网络的图像加密方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116193041B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310116459.7,技术领域涉及:H04N1/44;该发明授权一种基于多稳态忆阻器与四维混沌神经网络的图像加密方法是由姚卫;刘佳沛;张锦;余飞设计研发完成,并于2023-02-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于多稳态忆阻器与四维混沌神经网络的图像加密方法在说明书摘要公布了:本发明涉及图像处理领域,涉及一种基于多稳态忆阻器与四维混沌神经网络的图像加密方法。本发明同时将该忆阻模型与传统Hopfield神经网络进行耦合成忆阻神经网络,利用该忆阻神经网络丰富的动力学混沌现象,将混沌序列引入图像加密解密过程中;再引入ArnoldCatMap进行图像像素置乱,并从混沌序列中随机挑选两个数作为ArnoldCatMap的控制参数,然后采用异或运算进行像素扩散加密。本发明能够快速且有效地进行图像加密,并能成功应用到FPGA硬件芯片上,在今后大规模物联网多媒体通信保密等方面有着良好的发展前景。
本发明授权一种基于多稳态忆阻器与四维混沌神经网络的图像加密方法在权利要求书中公布了:1.一种基于多稳态忆阻器与四维混沌神经网络的图像加密方法,其特征在于,包括以下步骤:第一步:设计一种新型多稳态忆阻器,数学表达式为:i=Gxv=cx+dcosxv,1dxdt=gx,υ=abcosxtanhx-v,2在正弦外部刺激下,1和2式的参数设置如下:a设置为10;b设置为0.3,c设置为500,d设置为0.4;设v=0,则忆阻器状态方程2变为dxdt=gx,0=abcosxtanhx,通过“POP”稳态点分析方法,得此忆阻器具有无限多个离散稳态点可表示为平衡稳态点表示为第二步:通过将上一步提出的忆阻器与传统Hopfield神经网络耦合,设计出一种忆阻神经网络,数学表达式为: 其中G1=500z1+0.4cosz1,G2=500z2+0.4cosz2,代表多稳态通用型忆阻器,用作模拟神经突触,而ρ1、ρ2为系统耦合系数,代表忆阻器对神经网络的耦合强度,xi用来代表神经元i外部和内部之间的膜电压,tanhxi是神经元的激活函数;同时通过将3式的右侧设为0,发现该忆阻神经网络具有无限离散个稳态点,见4式; 其中i=1,2,3,4;k∈0,1,2,3,…根据4式,选取一组实数作为忆阻神经网络的初始状态,使用ODE45龙格-库塔算法,不断的迭代,使其产生混沌序列;第三步:选取原始图像ORI,该图像大小为A×B,按列优先扫描的方式将2D图像序列化,得到1D图像序列Oi,序列长度为A×B;第四步:并从混沌序列中截取长度为A×B的序列Ki;然后,随机从Ki中取两个数Ki和Li,待后续加密过程使用; 其中floorx表示小于或等于x的最大整数,randix,y表示从[x,y]之间返回一个随机整数,lengthKi返回Ki序列的长度;第四步:利用Ki,Li构造AnorldCatMapACM置乱映射表达式如下: 其中,I和J代表原始像素位置,而I'和J’代表置乱后的像素位置,而Ki,Li为ACM的系统参数,N等于minA,B;将图像序列Oi中的所有元素遍历置乱,执行ACM置乱映射共absKi-Li2次,直至完成置乱,得到置乱序列Pi;第五步:将Pi与Ki进行按位异或运算,实现图像加密过程的扩散,得到加密序列Ei;第六步:将Ei按列进行排列,形成大小为A×B的加密图像ENC。
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