改进的伪并行遗传算法在车间调度中的应用研究
这是一篇关于遗传算法,分段-迭代交叉,伪并行,车间调度,混沌的论文, 主要内容为当前，是一个竞争激烈和信息技术飞速发展的时代，市场竞争越来越激烈，企业面临着更多挑战，中国正以制造业大国的身份迅速崛起，应变速度、降低成本、以及较高的生产能力和效率成为企业生存和发展最主要的竞争要素。此外，有效的调度方法已经成为先进制造技术实践的基础和关键，所以对它的研究具有十分重要的理论和实用价值。 作业车间调度问题是许多实际生产调度问题的简化模型，是一个典型的NP-hard问题，因此其研究具有重要的理论意义和工程价值，它也是目前研究最广泛的一类典型调度问题。该问题的复杂性决定了随着调度问题规模的增大，求解时搜索空间的范围也随之扩大，求解的计算量呈指数增长。这就要求在求解作业车间调度问题的过程中必须保证个体的多样性，除了能够实现问题的全局优化外，还能提高寻求到最优调度解的几率，缩短最优解的搜索时间。 本文提出了一种改进的伪并行遗传算法(Improved Pseudo-Parallel Genetic Algorithm，简称IPGA)，将改进的伪并行算法与标准遗传算法伪并行操作(采用并行思想，在同一台机器上完成操作)，保证了种群多样性，防止局部早熟收敛；改进算法对部分遗传算子做了改进，采用分段-迭代交叉，多父代产生多子代，让多个染色体中优秀基因段组合产生子代，大大加快收敛速度；设定一个精英个体序列库，防止最优解的丢失。 在变异过程中引入混沌理论，对较优个体的变异过程中引入一个混沌小扰动，并把混沌运动的遍历范围“放大”到优化变量的取值范围，通过一代代地不断进化，收敛到一个最适合环境的个体上，求得问题的最优解。
基于混沌与生物编码的图像密码系统设计与实现
这是一篇关于混沌,生物编码,图像加密,图像密码系统的论文, 主要内容为随着计算机网络和社交媒体的飞速发展,图像广泛应用于人类生活,在图像传输过程中存在许多的安全性威胁和速率较低的问题。又由于生物编码具有较强的并行能力、极低的功耗以及较高的存储密度等特性。因此,对生物编码应用于图像加解密领域的研究具有及其重要的价值和现实意义。生物编码应用于密码算法中的安全性和速度不能够兼顾,因此本文设计不同应用背景下的图像密码算法,研究偏重于加解密速度的算法和偏重于安全性的算法。本文基于混沌理论和生物编码技术,在图像加解密领域的研究上做了以下几方面工作:(1)为了满足不同应用场景下的需求,分别设计了两个混沌系统。低维混沌系统混沌行为范围小、Lyapunov指数低,因此在对安全性要求高的场景下,设计了一个具有更复杂动力学行为且更安全的四维超混沌系统。超混沌系统虽然安全性高,但其生成序列速度慢,因此在对加解密速度要求高的场景下,设计了一个一维混沌映射。设计的混沌系统经过理论分析和实验证明其混沌性能良好,可以满足不同场景下的需求。(2)针对生物编码应用在图像加密领域加解密速率低下的问题,利用设计的一维混沌映射,本文提出了一种基于动态DNA编码和新混沌映射的选择图像加密算法。提出的算法改进了传统的局部图结构算法,使其能够更好的对图像区域做出选择,进而使用动态DNA编码对选择区域进行加密,节省编解码过程中的时间消耗,达到速度提升的目的。理论分析和实验结果表明,算法在保证安全性的基础上,显著提升了生物编码应用于图像加密领域的加解密速度。(3)针对生物编码应用在图像加密领域安全性较低的问题,利用设计的四维超混沌系统,本文提出了一种基于动态DNA编码和RNA计算的超混沌图像加密算法。提出的算法主要引入了新颖的RNA计算,并且使用了氨基酸替换盒代替了传统加密中的S盒,然后设计实现了一个置换序列生成器,解决向前和向后可预测的缺陷。实验表明,提出的算法具有更高的安全性。(4)为了更加便捷的使用,利用设计的两种图像密码算法,本文设计并实现了一个图像密码系统。该图像密码系统可以在不同应用场景下进行不同算法的选择。系统含有加解密模块和性能测试模块,在对灰度图像进行加解密之后,可以进行一些常规的安全性指标的验证。
基于混沌与生物编码的图像密码系统设计与实现
这是一篇关于混沌,生物编码,图像加密,图像密码系统的论文, 主要内容为随着计算机网络和社交媒体的飞速发展,图像广泛应用于人类生活,在图像传输过程中存在许多的安全性威胁和速率较低的问题。又由于生物编码具有较强的并行能力、极低的功耗以及较高的存储密度等特性。因此,对生物编码应用于图像加解密领域的研究具有及其重要的价值和现实意义。生物编码应用于密码算法中的安全性和速度不能够兼顾,因此本文设计不同应用背景下的图像密码算法,研究偏重于加解密速度的算法和偏重于安全性的算法。本文基于混沌理论和生物编码技术,在图像加解密领域的研究上做了以下几方面工作:(1)为了满足不同应用场景下的需求,分别设计了两个混沌系统。低维混沌系统混沌行为范围小、Lyapunov指数低,因此在对安全性要求高的场景下,设计了一个具有更复杂动力学行为且更安全的四维超混沌系统。超混沌系统虽然安全性高,但其生成序列速度慢,因此在对加解密速度要求高的场景下,设计了一个一维混沌映射。设计的混沌系统经过理论分析和实验证明其混沌性能良好,可以满足不同场景下的需求。(2)针对生物编码应用在图像加密领域加解密速率低下的问题,利用设计的一维混沌映射,本文提出了一种基于动态DNA编码和新混沌映射的选择图像加密算法。提出的算法改进了传统的局部图结构算法,使其能够更好的对图像区域做出选择,进而使用动态DNA编码对选择区域进行加密,节省编解码过程中的时间消耗,达到速度提升的目的。理论分析和实验结果表明,算法在保证安全性的基础上,显著提升了生物编码应用于图像加密领域的加解密速度。(3)针对生物编码应用在图像加密领域安全性较低的问题,利用设计的四维超混沌系统,本文提出了一种基于动态DNA编码和RNA计算的超混沌图像加密算法。提出的算法主要引入了新颖的RNA计算,并且使用了氨基酸替换盒代替了传统加密中的S盒,然后设计实现了一个置换序列生成器,解决向前和向后可预测的缺陷。实验表明,提出的算法具有更高的安全性。(4)为了更加便捷的使用,利用设计的两种图像密码算法,本文设计并实现了一个图像密码系统。该图像密码系统可以在不同应用场景下进行不同算法的选择。系统含有加解密模块和性能测试模块,在对灰度图像进行加解密之后,可以进行一些常规的安全性指标的验证。
基于混沌映射和Hopfield神经网络的图像加密系统设计及FPGA实现
这是一篇关于混沌,Hopfield神经网络,图像加密,扩散,FPGA的论文, 主要内容为随着通信网络的演变和流媒体技术的发展,信息泄露问题频发,信息安全成为不容忽视的公共问题。以承载丰富信息的图像为例,图像安全体现在社会方方面面。保障敏感信息安全的需求,促使针对图像的加密技术成为焦点。现有的加密方案可能会出现密钥空间不足、非一次一密、加密结构简单易退化等问题。为了解决这些问题,本文提出一种基于混沌映射和Hopfield神经网络的图像加密算法,设计并实现基于该算法的FPGA图像加密系统。为获得足够大的密钥空间,本文联合Logistic映射和高维Hopfield神经网络,来构造伪随机序列发生器,通过迭代产生密钥序列,满足密钥空间安全性需求。针对一次一密问题,本文设计根据图像分块生成初始密钥,利用选择密钥在密钥表中索引,分别得到多系统初始密钥的方法,在明文相关的基础上进一步扩大了算法的密钥空间。针对加密结构问题,本文设计了一种置乱-动态扩散加密方法,增强了加密结构的复杂性。与文中参考方法相比,所提出的加密算法具备更高的安全指标,具备抵抗典型攻击的能力。在图像加密系统数字电路设计中,本文使用迭代CORDIC结构代替双曲函数和除法器,实现了精度较高的带使能端神经网络激活函数,完成高维Hopfield神经网络的FPGA架构设计,为该网络在所设计的神经网络加密FPGA芯片中的应用奠定基础。在基于Hopfield神经网络和Logistic映射的伪随机序列发生器基础上,通过坐标变换实现Arnold置乱算法,进一步通过对密钥序列的量化完成动态扩散加密算法。最终,在LCD显示屏上完成图像加解密效果的展示,对系统消耗资源和安全性作出分析,结果表明所设计系统消耗资源较少,能够满足安全性要求。
基于DSP的数字混沌加密系统的设计与实现
这是一篇关于图像加密,混沌,Logistic映射,TMS320VC5416,USB2.0的论文, 主要内容为本文论述的是基于DSP的数字混沌加密系统的设计与实现方法。为此，本文从算法设计、硬件设计和软件设计三个方面对本系统进行了详细的论述。 在算法设计方面，本文首先介绍了混沌和混沌系统理论，对混沌加密技术及其在图像加密中的应用进行了系统分析。本文选用Logistic映射作为研究的出发点，在利用仿真试验分析了Logistic映射的加密特性之后，指出了普通混沌系统在图像加密中存在的安全性问题。超混沌系统的应用是现代保密研究的热点之一，为了构造安全性高的混沌加密算法，本文对广义Henon映射在数字图像加密中的应用进行了仿真分析，指出了超混沌映射加密的特点和存在的问题。基于以上分析，本文提出了一种改进的混合加密算法。仿真分析和加密结果表明，该算法具有密钥空间大，信号复杂度高，加密图像随机特性好等优点，适合在硬件加密平台上进行图像加密。 硬件设计是本论文的重点章节。本文首先介绍了DSP技术及其应用，然后在详细分析了TMS320VC5416结构特点的基础上，对以TMS320VC5416为核心构建的数字图像加密系统进行了系统分析。数字混沌加密系统由DSP最小硬件电路、USB接口电路、FLASH接口电路和电源电路四个部分组成。本文从这四个方面对相关的设计思想、电路原理、芯片构造等进行了详细论述。USB2.0协议是USB接口电路设计的基础，PCB设计是系统设计成败的关键，对此，本文也作了重点介绍。 在实现了硬件系统设计之后，本文对数字混沌加密系统的软件设计也作了详细的分析和介绍。本系统软件设计分为DSP程序设计、USB驱动程序设计和HOST应用程序设计三个部分。本文详细地介绍了DSP程序的设计开发过程、实现功能和程序流程图。USB驱动程序设计是USB设备开发的难点，本文详细地分析了其工作机理和编程方法并给出了主要的设计思想。HOST应用程序是实现客户要求的主要界面，对此，本文也作了简要的分析和介绍。
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