摘要:目的 针对构造具有混沌特性的复杂四维超混沌系统以及提高图像数据保护的安全问题,提出在经典系统 Lü 基础之上,引入一个状态反馈控制器构建只有一个平衡点的四维超混沌系统,通过理论分析四维超混沌系统的 动力学特性并设计超混沌加密算法以保护图像加密后的数据安全性。 方法 利用 Matlab 软件对该超混沌系统进行 数值仿真,如系统耗散性和平衡点稳定性、Lyapunov 指数谱和分岔图、Poincare 截面;同时设计了四维超混沌系统 的模拟电路,通过基本的电路元件,以运算放大电路为基础搭建超混沌系统的模拟电路模型;最后将四维超混沌系 统与置乱-扩散算法相结合,利用超混沌系统混沌序列的复杂性和伪随机性设计了一种高效且安全的四维超混沌 图像加密算法,通过 Matlab 软件对明文和密文图像进行直方图、相邻像素相关性、信息熵和抗攻击性分析。 结果 仿真数据表明:该四维超混沌系统具有周期、混沌、超混沌吸引子的复杂混沌行为,同时利用 Multisim 软件验证电 路实现的准确性和物理可实现性。 图像加密实验数据表明:该超系统对混沌密钥和明文非常敏感,超混沌加密算 法的安全性更高,同时在保证安全性的前提之下,可以有效抵御统计攻击和差分攻击,也加快了图像解密和加密的 速度。 结论 实验结论表明:该四维超混沌系统在不同参数下可以表现出复杂的动力学特性,利用超混沌系统产生 的混沌序列设计的混沌加密算法安全性很高。