多涡卷保守混沌系统的构建及在图像加密中的应用

来源：电子与信息学报杂志2025年第11期北京时间：

作者：安新磊, 李治甫, 薛睿, 熊丽, 张莉

单位：1.兰州交通大学数理学院 兰州 7300702.河西学院物理与机电工程学院 张掖 7340003.兰州工业学院基础学科部 兰州 730050

摘要：鉴于当前保守混沌系统中多涡卷等复杂动力学行为的研究尚不充分，该文构建了五维保守超混沌系统，通过哈密顿能量函数的调控实现多涡卷保守混沌流的可控生成，进而探究其在图像加密领域的应用。基于哈密顿能量函数的驻点分析，该文揭示了涡卷结构的形成机制：系统运动轨迹沿哈密顿能量等值面演化，增加哈密顿能量函数的驻点可诱导多方向涡卷保守混沌流的形成。复杂度分析结果进一步验证了多涡卷保守混沌系统具有显著提升的谱熵复杂度。基于上述研究，该文设计了一种融合人脸检测技术的图像加密算法，实现针对人脸区域的信息加密。仿真结果表明该算法具备良好的安全性能。

关键词：广义哈密顿系统, 哈密顿能量函数, 多稳态, 保守系统, 图像加密

基金资助：国家自然科学基金(62461022)，甘肃省自然科学基金(23JRRA861, 24JRRA291)，甘肃省重点研发计划-工业类项目资助(24YFGA040)，甘肃省高校教师创新基金项目(2025A-234)，甘肃省基础研究创新群体(25JRRA805)