基于半张量积和混沌的新型压缩感知模型研究及应用

Aiming at the requirements of data efficient sampling and secure transmission of the space-ground integrated network, this project is to study a novel type of compressive sensing model to solve the problems of the lack of adaptation, inefficiency and insecurity in data processing of space-ground integrated network. Combined with the chaos theory and semi tensor product theory, we will research non-match information compressive sensing model, sparse matrix based efficient sampling mechanism, hyper-chaotic compressive sensing encryption scheme and identification and location technology for image tampering based on compressive sensing. This project tries to break through the bottleneck of the traditional compressed sensing sampling rate, realize the adaptive sampling and compression of diverse unstructured data, and improve the transmission efficiency and security simultaneously. This project tries to form independent intellectual property, publish 10-15 high level academic papers at home and abroad, train a number of outstanding masters/doctors as research and technological development of the backbone in the field of space-ground integrated network and network security.

针对天地一体化网络数据高效采集与安全传输的需求，本项目以研究新型的压缩感知模型为目标，解决天地一体化网络数据处理中的缺乏适变性、低效能和不安全问题。结合混沌理论和半张量积理论，研究不匹配信息压缩感知模型，研究基于稀疏矩阵的高效采样机制，研究超混沌系统压缩感知加密方案，研究基于压缩感知的图像篡改识别定位技术。力争突破传统的压缩感知采样率的瓶颈，实现多样化非结构化数据的适应性采样和压缩，提高传输效能的同时具有一定的安全性。形成自主知识产权，在国内外公开发表10-15篇高水平学术论文。培养一批优秀的硕士/博士，作为我国今后天地一体化网络和网络空间安全领域研究和技术开发的骨干力量。

本项目所有研究内容执行情况一切按照计划进行。四年来，我们已经完成了全部研究计划，实现了预期的研究目标。基础理论研究方面，拟利用矩阵的半张量积理论结合传统压缩感知理论，建立压缩感知新模型；基于我们在混沌保密通信方面的成果研究混沌压缩感知安全机制，统一实现信息的压缩与加密，用混沌序列取代测量矩阵作为系统密钥以减少所需存储空间，利用混沌系统的初值敏感性来提高其安全性，分析不同混沌系统及其退化性对于安全性的影响；应用研究方面，用混沌序列取代测量矩阵作为系统密钥以减少所需存储空间，利用混沌系统的初值敏感性来提高其安全性，分析不同混沌系统及其退化性对于安全性的影响；研究图像加密，根据图像熵、相邻像素相关性以及灰度直方图等指标，设计基于该模型的图像加密技术，提高其加密性能，分析混沌系统、混沌采样间隔、测量次数对恢复图像的峰值信噪比（PSNR）、图像恢复的效果、噪声环境下的数据恢复精度等的影响及其相应解决方案等；针对图像容易受到篡改的问题，基于该新模型结合图像哈希技术研究图像的篡改识别技术，并对图像失真和篡改进行估计。在本项目资助期内，我们共发表论文14篇，其中国际SCI刊物10余篇。