检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机系统应用 2023年第1期32卷 187-196页

作者：周洋于海洋蒋东华陈颖频黑龙江大学计算机科学技术学院哈尔滨150080 长安大学信息工程学院西安710064 闽南师范大学物理与信息工程学院漳州363000

针对目前数据加密算法缺乏隐蔽性的缺点,提出了一种结合p张量积压缩感知(p-tensor product compressive sensing,pTp-CS)模型和新分段混沌映射(segmented chaotic map,SCM)的视觉安全图像加密算法.首先,根据“拉伸和挤压”机制设计出一... 详细信息

针对目前数据加密算法缺乏隐蔽性的缺点,提出了一种结合p张量积压缩感知(p-tensor product compressive sensing,pTp-CS)模型和新分段混沌映射(segmented chaotic map,SCM)的视觉安全图像加密算法.首先,根据“拉伸和挤压”机制设计出一新的具有分式结构的分段混沌映射,用以构建受控测量矩阵.其次,在测量矩阵和密码流的共同控制下,明文的小波包系数矩阵经过二维阿诺德置乱、线性测量以及双向异或扩散生成视觉上无语义的中间秘密图像.然后,再采用数字隐写编码方法将其随机地嵌入到某一非涉密传输介质中以同步实现对敏感明文数据的内容和视觉的双重保护.最后,一系列的仿真实验和安全性分析表明所提加密算法能够抵御多种常见的攻击,且具有很好的视觉安全性和压缩性能.

关键词：图像加密 p张量积压缩感知分段混沌映射安全性分析

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基于压缩感知的图像传输与加密模型研究

基于压缩感知的图像传输与加密模型研究

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作者：李勇北京邮电大学

学位级别：硕士

随着物联网技术、通信技术和云计算技术的飞速发展,智能交通、智能家居和环境监测等应用场景逐渐走向成熟化,在这些应用场景中,数字图像作为主要的信息载体,扮演十分重要的角色。这些新型技术的应用极大的便利了人们的生活,但也带来了... 详细信息

随着物联网技术、通信技术和云计算技术的飞速发展,智能交通、智能家居和环境监测等应用场景逐渐走向成熟化,在这些应用场景中,数字图像作为主要的信息载体,扮演十分重要的角色。这些新型技术的应用极大的便利了人们的生活,但也带来了诸多问题。物联网中的无线传感器节点受物理因素的制约,通常计算能力和续航能力都较弱,且无线通信方式极易遭受信息窃取,因此,在新型应用场景中确保图像安全高效地传输具有重要意义。本文针对高效传输图像的需求,将压缩感知技术与p张量积理论相结合,提出了p张量压缩感知新模型。针对安全传输图像的需求,将DNA编码运算与混沌系统相结合,提出了高效图像加密算法。最后,本文将所提出的p张量压缩感知新模型与基于DNA编码运算和混沌系统的高效图像加密算法相结合应用于无线传感器网络中。本文围绕如何安全高效地传输图像展开了深入研究,主要的研究成果与创新点如下:(1)提出了p张量压缩感知新模型。在p张量压缩感知的基础上,引入了辅助矩阵,采用线性组合的方式将二者结合起来。所提新模型打破了矩阵乘法维数匹配的限制,减少了资源消耗,也进一步提高了安全性。同时使用并行重构恢复算法,降低了图像重构时间。通过理论和实验分析了该模型的重构误差、恢复效果和安全性。(2)提出基于DNA编码运算和混沌系统的高效图像加密算法。将超混沌系统和DNA编码运算相结合,提高了图像加密的强度。采用图像分块加密的方式,降低了加密和解密的时间。通过实验证明了算法的高效性和高安全性。(3)提出将p张量压缩感知新模型和基于DNA编码运算的图像加密算法相结合应用于无线传感器网络中的图像传输。p张量压缩感知打破了矩阵乘法维数匹配限制,减少了资源使用量,降低了传输过程时间的消耗;基于DNA编码运算的图像加密算法增强了图像传输的安全性;通过量化操作,很好的将上述两个过程相结合。通过实验分析,表明该方案具有资源高效利用、低时间消耗和高安全性的特点。

关键词：压缩感知图像加密 p张量积 DNA编码运算混沌系统

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无线传感器网络中基于压缩感知的安全高效传输方案

无线传感器网络中基于压缩感知的安全高效传输方案

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作者：许恺北京邮电大学

学位级别：硕士

随着信息时代的快速发展,物联网技术已经随处可见,其中涉及到越来越多的伦理和个人隐私问题。因此,物联网中的加密认证技术对于个人隐私安全来说至关重要。随着传输的数据越来越多,在资源有限的无线传感器网络中,技术就受到了限制,设计... 详细信息

随着信息时代的快速发展,物联网技术已经随处可见,其中涉及到越来越多的伦理和个人隐私问题。因此,物联网中的加密认证技术对于个人隐私安全来说至关重要。随着传输的数据越来越多,在资源有限的无线传感器网络中,技术就受到了限制,设计一个安全高效的传输方案已经成为目前研究的热点之一。压缩感知作为一种能够高效传输且带有加密功能的技术,在条件受限的网络中被广泛应用,但是其在安全性方面仍具有一定的局限性,即加密机制缺乏认证验证功能,不能抵御中间人攻击,例如,假冒、篡改等。因此,在越来越贴近人们工作生活的无线传感器网络中,传统压缩感知的安全性受到了限制。数字签密的引入,解决了传统压缩感知方案中的认证验证问题。针对上述问题,本文基于数字签密和压缩感知理论,对压缩感知安全高效传输方案展开深入研究。本文主要研究成果与创新性如下:(1)提出了一种基于数字签密的压缩感知算法,将数字签密与压缩感知融合,在减少了数据传输量的同时为数据传输提供了认证验证功能。本文对所提算法进行了详细的介绍,给出了所提算法的正确性验证。通过仿真实验验证,所提算法满足数据传输的有效性要求,同时能够抵御暴力攻击、统计攻击、选择明文攻击和已知明文攻击。(2)基于优化后的p张量积压缩感知,将所提算法应用到无线传感器网络,提出了基于数字签密的p张量压缩感知安全高效传输方案,详细介绍了所提方案的细节和优势。经过仿真实验验证,经优化后所提方案的图像恢复效果高于大部分压缩感知方案。同时研究了密文的相关性、直方图、图像熵,进一步验证了所提方案的安全性满足数据的安全传输要求。

关键词：压缩感知数字签密 p张量积无线传感器网络

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基于新型压缩感知技术的医学图像安全传输

基于新型压缩感知技术的医学图像安全传输

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作者：王成宇北京邮电大学

学位级别：硕士

随着医疗信息化水平的快速发展,以及人口老龄化速度的加快,医疗机构的医疗数据的存储以及维护需要耗费巨大的成本。面对持续增长的海量影像数据,数据的存储、调用、信息安全和充分利用是值得每一个医疗服务机构关注的问题。医疗影像的... 详细信息

随着医疗信息化水平的快速发展,以及人口老龄化速度的加快,医疗机构的医疗数据的存储以及维护需要耗费巨大的成本。面对持续增长的海量影像数据,数据的存储、调用、信息安全和充分利用是值得每一个医疗服务机构关注的问题。医疗影像的信息安全也是不容忽视的关键问题。世界各国的相关研究技术专家以及学者,正在积极的尝试从医疗影像数据中挖掘更多的潜在信息,计算机技术在医学影像领域的应用使得医疗服务机构能够更好的为病人服务。为了保障在存储介质中的医疗影像的信息安全性,防止个人、机构、国家医疗卫生相关信息泄露,保护医学影像的信息安全需要密切关注。压缩感知(Compressed Sensing,CS)技术是一种不同于传统方式的信号处理技术,只需要在确保信号在某个域为可稀疏的便可以通过压缩感知技术进行压缩。传统压缩感知测量矩阵的维数需要满足重构条件并且与信号矩阵匹配,而当信号矩阵的维数很大时,测量矩阵的维数也需要随之增大,使得测量矩阵内的元素数量呈指数性上涨,对于构造一些测量矩阵所需要的时间以及存储空间大幅增加。p张量积的压缩感知技术突破了传统压缩感知技术的瓶颈。基于张量积的方式构造测量矩阵,降低测量矩阵的存储空间加快测量矩阵的构造。虽然压缩感知技术可以同时实现对图像的压缩以及加密过程,医学图像涉及病患的个人隐私,因此医学图像的加密需要更高的安全性,因此需要使用额外的图像加密算法对图像进行加密。为了满足医学图像在存储以及传输场景中对于空间效率、传输效率以及图像信息安全型的需求,本文分别提出基于p张量积的压缩感知模型医学图像安全传输技术。本文的主要研究成果和创新点如下:(1)提出将p张量积压缩感知模型应用于医学图像的压缩以及传输场景中,在p张量积压缩感知模型中,数据的发送端以及数据的接收端都不需要再保存一个维数比较大的测量矩阵,只需要保存生成Chaotic矩阵的参数,可以达到节省存储空间的效果,同时能够加快测量矩阵的构造,加快数据发送端对数据进行压缩的进程。压缩感知能够为图像带来一定的加密效果,新型压缩感知技术降低存储空间的要求以及需要传输的数据量,加快数据发送到接收端的进程。(2)提出迭代重加权最小二乘(Iterative Reweighted Least Square,IRLS)算法应用于压缩感知的图像还原重建,并且确定了使用的迭代权重以及对应的参数,迭代重加权最小二乘算法使用lρ范数形式的迭代权重且ρ=0.8时,对于低采样率的图像的重建效果最好。IRLS算法能够适应初始测量矩阵维数降低带来的性能下降,保证重建图像具有良好的质量,并且算法具备稳定性。所采用的IRLS算法相对于正交匹配追踪算法(Orthogonal Matching pursuit,OMp)在相同的重建图像质量的前提下,需要更少的采样数据,能够降低传输的数据的数量,加快数据传输的进程。(3)提出一种基于双重混沌系统的图像加密技术。所提出的图像加密算法具备充足的密钥空间,以及极高的密钥敏感度。能够在信息熵、相邻像素相关性、图像灰度分布直方图等方面达到十分优越的效果,为医学图像的存储以及传输带来了充足的信息安全保障。

关键词：压缩感知安全高效传输 p张量积混沌系统

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压缩感知优化方法及应用研究

压缩感知优化方法及应用研究

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作者：李冲霄北京邮电大学

学位级别：硕士

随着物联网技术的高速发展,各应用领域产生的数据量正快速增长且呈现出多样化特征,如何对数据进行高效采集与传输成为目前的研究热点之一。压缩感知作为一种高效的数据采集与压缩方式,仍具有一定的局限性,即,受普通矩阵运算规则的限制,... 详细信息

随着物联网技术的高速发展,各应用领域产生的数据量正快速增长且呈现出多样化特征,如何对数据进行高效采集与传输成为目前的研究热点之一。压缩感知作为一种高效的数据采集与压缩方式,仍具有一定的局限性,即,受普通矩阵运算规则的限制,测量矩阵的列数需要和待压缩数据的行数保持一致。随着待压缩数据量的增加,测量矩阵的维数会随之增大,由此导致了存储空间、计算和传输资源的增加。因此,在低存储和低计算资源的网络,如无线传感器网络中,传统压缩感知的实用性受到了限制。半张量积和p张量积的引入,虽然解决了传统压缩感知中的维数匹配问题,但随之带来了重构效果、稳定性和重构时间上的损失。针对上述问题,本文基于张量积和测量矩阵的非相关性理论,对压缩感知优化方法及应用展开深入研究。本文的主要研究成果与创新性如下:(1)提出了基于梯度下降的半张量压缩感知测量矩阵优化方法。基于半张量积和测量矩阵的非相关性理论,构造测量矩阵的相关性系数表示方法和目标优化函数,并基于梯度下降法对目标优化函数求解,推导出测量矩阵的迭代更新公式,最后给出具体优化步骤。通过仿真实验,从重构效果、存储空间、优化时间等多个角度进行了分析,验证了所提方法的有效性和优势。(2)基于p张量积和p张量压缩感知中测量矩阵的性质,提出了基于梯度下降的p张量压缩感知优化算法。该算法通过同时优化初始的低维测量矩阵和p矩阵来降低最终高维的测量矩阵的相关性系数,从而提高了p张量压缩感知的恢复效果和稳定性,同时减少了重构时间。基于所提优化算法,设计了基于优化的p张量压缩感知高效数据传输方案,能够应用于无线传感器网络中。仿真实验表明所提方案可行,减少了测量矩阵占用的空间和传输资源,同时提高了数据的采集与重构效率,并获得了稳定较好的恢复效果。

关键词：压缩感知半张量积 p张量积测量矩阵优化梯度下降法

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p张量压缩感知新模型及安全数据传输方案研究

P张量压缩感知新模型及安全数据传输方案研究

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作者：李翔北京邮电大学

学位级别：硕士

作为物联网技术在智慧交通领域的重要应用,车联网随着第五代移动通信技术国内的飞速发展,从最初的车与车之间的通信网络逐渐向车与人、车与网络、车与基础设施等更加复杂的通信网络发展。车联网中涉及的各类传感器之间的相互通信共同构... 详细信息

作为物联网技术在智慧交通领域的重要应用,车联网随着第五代移动通信技术国内的飞速发展,从最初的车与车之间的通信网络逐渐向车与人、车与网络、车与基础设施等更加复杂的通信网络发展。车联网中涉及的各类传感器之间的相互通信共同构成了无线传感器网络,一方面由于传感器自身可储备的电量不足以支持进行长期高能耗的运作,因此,在实际使用中,传感器的能量消耗是一个需要考虑的问题。另一方面传感器的便携性导致传感器的体型通常较小、自身的存储能力有限,因此,需要保证存储空间的高效利用。在车联网中,业务场景的丰富伴随着图像数据类型的增加,其中包含大量与车主相关的敏感图像数据,因此,图像数据传输的安全性保障也是一个需要考虑的关键问题。压缩感知对于图像数据的同时压缩和加密的特性既可以保证安全性也可以实现数据压缩,与车联网无线传感器网络中的图像数据传输要求相匹配。但是传统压缩感知受到矩阵乘法的维数匹配要求的限制,对于大量不同尺寸的图像数据,需要设计对应尺寸的测量矩阵并且需要消耗大量存储空间。因为p张量压缩感知可以实现采用小尺寸测量矩阵对不同尺寸数据进行测量从而有效降低存储和传输成本,所以本文提出p张量压缩感知新模型并将所提模型应用于车联网无线传感器网络的图像数据传输。本文主要研究成果和创新点如下:(1)提出p张量压缩感知新模型。所提模型实现了对信号的灵活测量,降低了所需存储的数据量。该模型包含矩阵生成策略和信号测量两部分。通过仿真实验对信号恢复质量展开分析,研究了不同矩阵对信号恢复质量的影响,分析了信号稀疏度和采样量对恢复成功率的影响。此外,还分析了参数的取值和信号尺寸对恢复误差的影响,讨论了所提模型在测量方面的灵活性以及在数据存储方面的优势。(2)提出了一种基于p张量压缩感知新模型的安全数据传输方案。所提方案主要是将混沌置乱、p张量压缩感知新模型和光学图像加密技术等相结合。首先通过混沌置乱对加密数据进行处理,提高数据传输的安全性。p张量积有效的提高了矩阵运算的灵活性,降低了所需要的存储空间。光学图像加密技术实现双图像同时加密,提高数据加密的效率。所提方案中的各类矩阵都是通过混沌系统生成,减少了传输的数据量。通过理论分析和仿真实验研究了所提方案的节能效果、灵活性、图像恢复性能、加密效果和安全性。此外,还与国内外同行已有的同类方案进行了对比。结果表明,所提方案可以实现较为高效、安全的图像数据加密传输。

关键词：压缩感知 p张量积车联网光学图像加密

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基于张量积压缩感知的高效安全的影像传输

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中国传媒大学学报（自然科学版） 2021年第2期28卷 68-74页

作者：王成宇陈自刚李书芳王怡宁北京邮电大学信息与通信工程学院先进信息网络北京实验室网络体系构建与融合北京市重点实验室北京100876 重庆邮电大学信息与通信工程学院重庆400065 中国医学科学院北京协和医院放射科疑难重症及罕见病国家重点实验室北京100730

为解决海量医疗数据存储占用巨大空间以及传输安全,提出了基于压缩感知技术的医疗影像安全传输系统。将医学图像以较低的压缩率压缩可以达到加快数据传输、节省存储空间的效果。通过新的方式生成Chaotic测量矩阵可以降低生成矩阵所需时... 详细信息

为解决海量医疗数据存储占用巨大空间以及传输安全,提出了基于压缩感知技术的医疗影像安全传输系统。将医学图像以较低的压缩率压缩可以达到加快数据传输、节省存储空间的效果。通过新的方式生成Chaotic测量矩阵可以降低生成矩阵所需时间、节省矩阵的存储空间并扩大加密系统的密钥空间。使用Logistic-chaotic系统以及Chen-chaotic系统对医学图像进行双重加密,保证其在传输过程中的安全性。实验结果显示提出的系统具备高效性、安全性以及节省空间的性能,同时密钥空间可以达到10200。

关键词：压缩感知 p张量积医学影像传输混沌系统

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