臺灣博碩士論文加值系統

本文提出以模糊控制器設計使混沌序列產生同步，並將混沌序列信號於影像通訊加解密之應用；在研究過程中，以Duffing-Holmes混沌系統狀態為影像加解密之序列密碼。由於混沌系統之動態行為具有不可預測的特性，且對系統初值及參數值非常靈敏，因此，將此混沌序列設定為密碼，應用於影像加密，可實踐安全性的加密影像，防止竊密者破解。利用混沌系統產生混沌序列，經由模糊控制器使通訊傳輸發射和接收產生序列同步，然後將此序列製作成二維加解密陣列，並對灰階影像分別進行像素互斥或加密及解密運算處理。由實際影像加解密結果顯示，本文所提出之方法，具良好的加密安全性。

This thesis the based on fuzzy control for chaos synchronization is proposed and its applications to image encryption. In this study, the Duffing-Holmes chaos states are encryption key of cipher text. The output of chaos system is extremely sensitive to initial values. The dynamic non-periodic and nonlinear of chaotic sequences are used to the keys of image encryption. It has beset image security and did not attack. The chaos communication secrecy is used to image transmission. Two chaotic sequences are created in sender and receiver, and the fuzzy controller is applied to states synchronization. The XOR operation is used to realize image encryption. The numerical results demonstrate that this scheme can be used to communication secrecy and image encryption.

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 文獻回顧 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文架構 3
第二章 海圖與混沌理論概述 4
2.1 航行海圖簡介 4
2.2 密碼學概述 6
2.3 LORENZ混沌系統 8
2.4 DUFFING-HOLMES混沌系統 10
2.5 混沌系統同步概述 11
第三章 滑動模式與模糊控制理論 14
3.1 滑動模式控制 14
3.1.1 滑動模式控制原理 14
3.1.2 滑動模式控制器設計 16
3.2 模糊控制理論 18
3.2.1 明確與模糊集合差異 19
3.2.2 模糊化機構 21
3.2.3 模糊化規則庫 25
3.2.4 模糊化推論引擎 26
3.2.5 解模糊化 28
3.3 模糊滑動模式控制理論 30
3.3.1 模糊化建立 31
3.3.2 模糊推論與解模糊化 33
第四章 混沌同步與海圖通訊保密模擬 34
4.1 DUFFING-HOLMES混沌系統同步 34
4.1.1 模糊滑動同步控制器 35
4.1.2 滑動與模糊滑動同步控制器比較 37
4.2 DUFFING-HOLMES混沌系統海圖通訊保密模擬 39
4.3 模擬結果 42
第五章 結論與未來研究 49
5.1 結論 49
5.2 未來研究 49
參考文獻 51

[1]E. N. Lorenz, “Deterministic non-periodic flow,” Journal of the Atmospheric Sciences, Vol. 20, pp. 130-141, 1963.
[2]G. Chen and T. Ueta, “Yet another chaotic attractor,” Int. J. Bifurcation and Chaos, Vol. 9, No. 7, pp. 1465-1466, 1999.
[3]A. Vanecek and S. Celikovsky, Control Systems: From Linear Analysis to Synthesis of Chaos, London: Prentice-Hall, 1996.
[4]C. Zhu, Z. Chen and W. Ouyang, “A new image encryption algorithm based on general Chen’s chaotic system,” J. Cent. Southuniv (Science and Technology), Vol. 37, No. 6, pp. 1142-1148, 2006.
[5]W. Zhang and R. He, “An encryption and hiding algorithm based on Logistic chaotic sequences,” Journal of Lanzhou Jiaotong University (Natural Sciences),Vol. 25, No. 4, pp. 80-82, 2006.
[6]T. Yang, C. Wu, and L. Chua, “Cryptography based on chaotic systems,” IEEE Trans. Circuits Sys., Vol. 44, pp. 469-472, 1997.
[7]G. Grassi and S. Mascolo, “A system theory approach for designing cryptosystems based on hyperchaos,” IEEE Trans. Circuits Sys., Vol. 46, pp. 1135-1138, 1999.
[8]X. Wu, J. Cai, and M. Wang, “Global chaos synchronization of the parametrically excited Duffing oscillators by linear state error feedback control,” Chaos Solitons Fractals, Vol. 36, No. 1, pp. 121-128, 2008.
[9]L. M. Pecora, T. L. Carroll, “Synchronization in chaotic systems,” Physical Review Letters ,Vol. 64, No. 8, pp. 821–824, 1990.
[10]J. J. E Slotine and S. S. Sastry, “Tracking control of nonlinear systems using sliding surfaces with application to robot manipulators,” Int. J.Control, Vol. 38, pp. 465-492, 1983.
[11]R. A. Decarlo, S. H. Zak, and G. P. Mattews, “Variable structure control of nonlinear multivariable system: A tutorial,” Proceedings of the IEEE, Vol. 76, No. 3, pp. 212-232, 1998.
[12]A. F. Filippov, Differential equation with discontinuous right sides, Kluwer Academic Publishers, Dordercht, Boston, London, 1988.
[13]S. Huang and W. Lin, “Adaptive Fuzzy Controller With Sliding Surface for Vehicle Suspension Control,” IEEE Transactions on Fuzzy Systems,Vol. 11, No.4, pp.130-136, 2003。
[14]http://enc.ihmt.gov.tw/imageC.asp?id=TW560701
[15]L.A. Zadeh, “Fuzzy Sets,” Information Control, Vol. 8, pp. 338-352, 1965.
[16]L.A. Zadeh, “Fuzzy Logic,” IEEE Computer, Vol. 21, No. 4, pp. 83-93, 1988.
[17]E. H. Mamdani, “Application of fuzzy logic to approximate reasoning using linguistic synthesis,” IEEE Trans. on Computers, Vol. 26, pp.1182-1191, 1977.
[18]T. Takagi and M. Sugeno, “Fuzzy identication of systems and its applications to modeling and control,” IEEE Trans. on Systems Man and Cybernetics, Vol. 15, No. 1, pp. 116-132, 1985.
[19]賴溪松、韓亮、張真誠編著，近代密碼學及其應用，松崗圖書，1999。
[20]張淑淨編著，電子海圖整合式導航資訊系統，五南圖書，2009。
[21]王文俊編著，認識Fuzzy(第三版)，全華圖書公司，2005。
[22]張富東、邱永芳、張淑淨、戴寬正、施奇龍、謝育倫、黃憲嘉、洪啟鴻編著，電子海圖服務與資料安全系統建立研究(一)，交通部運輸研究所，2006。
[23]楊宗偉編著，密碼學的發展與應用，靜宜大學應用數學學系，碩士論文，2008。
[24]翁閔麒編著，混沌電路系統同步控制及其在通訊保密之應用，國立台南大學通訊工程研究所，碩士論文，2010。
[25]呂凌傑編著，以滑動模式控制多種非線性系統達到穩定及同步之研究，國立雲林科技大學電機工程系，碩士論文，2008。
[26]吳宗修編著，適應性模糊滑動模式控制應用於高響應泵控液壓系統之力量控制，國立台灣科技大學自動化及控制系，碩士學位論文，2006。
[27]曹國昌編著，FPGA為基礎之微步進馬達模糊電流控制器設計，長庚大學電機工程系，碩士學位論文，2003。
[28]陳奕成編著，長隧道通風系統之建模與模糊滑動控制器設計，國立台灣科技大學自動化及控制系，碩士學位論文，2008。