基于VxWorks平台的雷达图像压缩加密算法设计与实现

论文摘要

船用航行数据记录仪俗称“黑匣子”，能顺序记录有关船舶设备的状态和输出信号、船舶的指挥命令和操作控制等数据项目。船用“黑匣子”不同于飞机“黑匣子”，一方面船用“黑匣子”容量有限，另一方面船的作业周期长。视频数据具有直观性，和其它的数据相比具有不可比拟的优势，但是视频数据量又特别大，对视频数据进行压缩是必不可少的工作，同时对数据的加密使得对手在得到“黑匣子”望而兴叹，只有知道密钥并配合加密设备才能破译它。本课题就是研究对雷达图像数据压缩的同时进行加密。本文首先介绍了VxWorks嵌入式实时操作系统及其开发环境Tornado2.2的特点，实现了雷达卡PCI驱动程序的开发。本文阐述了JPEG2000标准的图像压缩技术，给出了离散小波变换的公式和EBCOT图像编码的过程。图像经小波变换后能量主要集中在低频系数，因此对小波低频系数加密既节省时间，又可以达到理想的效果。本文选用Logistic混沌映射加密小波低频系数，然后又用Cat映射改变小波低频系数的位置，从而实现像素值和像素坐标同时发生变化，这样在小波逆变换时图像无法还原，达到加密的目的，且破译十分困难。加密后的图像经分析达到要求，对压缩比和算法实时性影响都很小，对图像质量无影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 航行数据记录仪的关键技术
• 1.3 雷达图像压缩、加密技术
• 1.4 论文主要研究内容
• 第2章 嵌入式系统VxWorks及雷达卡驱动实现
• 2.1 VxWorks操作系统及其配置
• 2.2 TornadoⅡ/VxWorks嵌入式实时开发系统
• 2.3 VxWorks的实时内核
• 2.3.1 VxWorks任务
• 2.3.2 任务间通信
• 2.3.3 中断处理、中断复用
• 2.3.4 可重入
• 2.4 VxWorks下驱动程序的设计
• 2.4.1 设备驱动程序的组成部分
• 2.4.2 PCI设备驱动程序
• 2.5 VxWorks下雷达卡PCI驱动实现
• 2.6 本章小结
• 第3章 JPEG2000图像压缩算法研究
• 3.1 图像压缩产生背景
• 3.2 图像压缩的根据
• 3.3 JPEG2000图像压缩标准的选取
• 3.4 JPEG2000标准内容
• 3.5 JPEG2000编码过程
• 3.5.1 预处理过程
• 3.5.2 核心处理
• 3.6 本章小结
• 第4章 图像加密方法分析及方案选取
• 4.1 图像加密产生背景
• 4.2 图像加密技术的研究进展
• 4.3 加密方法介绍
• 4.3.1 流加密法
• 4.3.2 块加密法
• 4.3.3 混沌加密法
• 4.3.4 直接加密法
• 4.3.5 基于矩阵变换/像素置换的加密技术
• 4.3.6 基于伪随机序列的加密技术
• 4.3.7 基于SCAN语言的加密技术
• 4.3.8 基于秘密分割和秘密共享的图像加密技术
• 4.4 密码分析
• 4.5 JPEG2000图像加密技术分析
• 4.6 VxWorks下JPEG2000图像加密方法的选取
• 4.7 本章小结
• 第5章 VxWorks下JPEG2000图像加密的实现
• 5.1 VxWorks下图像加密系统流程
• 5.2 基于混沌理论的JPEG2000图像加密技术
• 5.3 基于混沌映射的分组密码一般设计方法
• 5.4 加密小波低频系数的混沌序列
• 5.5 置乱小波低频系数的混沌猫映射
• 5.6 VxWorks下雷达图像加密的实现步骤
• 5.7 实验结果及其分析
• 5.8 图像加密性能分析
• 5.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢