基于Logistic混沌映射的图像加密系统及FPGA实现
摘要：混沌序列用于扩频通信系统，具有码元丰富、保密性好的优点。理论分析了Logistic混沌系统的定义、敏感性、李雅普诺夫指数以及相关性之后，采用Logistic混
沌序列进行图像加密，并通过仿真和FPGA硬件实现验证了算法的可行性。结果表明该加密系统抗攻击性强，并且能够无失真的恢复原始图像。此外，本文提出的FPGA硬件
实现系统具有体积小、功耗低、图像保密性好的特性。
关键词：Logistic混沌映射；图像加密系统；FPGA
中图分类号：TP309.7文献标识码：A文章编号：1673-5048（2016）02-0056-05
0引言
航空领域采集到的雷达SAR图像、红外成像等图片在传送阶段需要进行加密处理，从而保证针对不同对象传送适当形式的图片，使敌方不能获得有用信息，而友方能够正确得到传送的图片信息，完成数据链传送过程中敌我辨识的目的。因此，研究和实现能够进行图像信息保密传输的软件和硬件系统具有重要意义。
混沌是非线性确定系统中行为表现为不确定性的一种
无规则运动。混沌系统表现为对初始值和系统参数的敏感性、
白噪声的统计特性和混沌序列的遍历特性，其吸引子的维数是分维，有十分复杂的分形结构[1-2]。在加密技术领域，混沌序列具有十分优良的密码学特性[3]。因此，混沌系统被广泛应用于保密通信中[4-5]。其中，Logistic混沌映射是一种非常简单却被广泛应用的混沌模型，基于Logistic映射的图像
加密具有良好的效果。
由于图像数据流的数据量大、实时性高，所以需要高速大容量的存储器作为图像数据缓存。而FPGA具有强实时性、高集成度、可重构等优点[6]，且可利用容量大、价格低廉的SDRAM作为数据缓冲器[7]。此外，基于FPGA实现的图像信号处理系统体积小、重量轻[8]，设计者可以通过传统的原理图输入法或者是硬件描述语言来设计一个数字系统。因此，基于FPGA的图像加密系统是一个可行的方案[9]。
5结论
Logistic映射的内随机性，使其具有与白噪声类似的特性。通过仿真结果可以看出，Logistic加密系统具有较强的可靠性，并且具有良好的恢复能力。而基于FPGA的图像加密与解密
速度，相对软件实现来说提升了很多，能更好地满足图像处理实时性的要求。因此，基于FPGA的Logistic图像加密系统在保密通信中将具有广阔的应用前景。
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