基于攝像頭采集的混沌視頻加密研究
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2．1 系統的總體框架
設計的系統由A／D轉換、FPGA控制處理、外部SRAM和VGA組成，如圖1所示。A／D轉換部分用于圖像數據的采集和模數轉換。設計采用AD公司的視頻解碼芯片ADV7181。FPGA控制處理部分采用Altera公司的CydoneII系列芯片作為控制處理核心，負責前端數據采集和存儲，同時(shí)將數據傳輸至顯示器。另外，由于視頻數據采集的實(shí)時(shí)性和連續性要求，采用外部SRAM作為存儲設備。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/159413.htm
2. 2 視頻采集的流程分析
視頻采集系統主要包括ITU656解碼模塊、I2C接口模塊、SRAM控制模塊和VGA顯示模塊。
當系統加電后，首先通過(guò)過(guò)I2C接口模塊對ADV7181芯片進(jìn)行初始化，使ADV7181芯片輸出標準的PAL制式數據。當程序判斷出接收到的是有效視頻數據時(shí)，ITU656解碼模塊對A／D芯片產(chǎn)生的PAL制式數據流進(jìn)行串并轉換和YUVtoRGB轉換，產(chǎn)生適合顯示的RGB數據格式。隨后FPGA將轉換后的圖像數據存入SRAM中，當接收完一幀圖像數據后，FPGA將從SRAM中讀出視頻圖像數據并通過(guò)VGA模塊在CRT顯示器上顯示，與此同時(shí)FPGA繼續控制下一幀視頻的采集、轉換、存儲和顯示。整個(gè)視頻采集的流程如圖2所示。
3 視頻混沌加密系統的設計
混沌加密系統中，混沌加密算法的設計至關(guān)重要，它決定了混沌加密系統的安全性以及執行效率。此外，由于視頻數據置龐大和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，對混沌加密系統的執行效率提出了更高的要求。具體的說(shuō)，應盡可能的避免重復的迭代運算，采用流水線(xiàn)式的結構實(shí)現高速運算。
文中加密算法采用貓映射置亂算法和擴散算法相結合的方法實(shí)現。傳統用C語(yǔ)言實(shí)現的置亂和擴散加密方式主要是先對整幅圖像進(jìn)行置亂后再進(jìn)行擴散加密，程序中存在多次循環(huán)語(yǔ)句的調用，在圖像尺寸較大情況下，這些循環(huán)語(yǔ)句的調用會(huì )花費比較多的時(shí)間，造成數據處理實(shí)時(shí)性能不足；針對這種不足，考慮到Verilog語(yǔ)言的并行處理特點(diǎn)，提出具有實(shí)時(shí)處理能力的置亂擴散加密原理框圖，如圖3所示。
從原理上分析，置亂算法和擴散算法的運算對象不同，置亂算法處理的是像素位置，而擴散算法處理的是像素值。因此，借助Verlog語(yǔ)言的并行性特點(diǎn)，可以同時(shí)進(jìn)行置亂算法和擴散算法。一方面將圖像像素坐標信息傳送到置亂加密模塊中，產(chǎn)生置亂后的地址，連接到SRAM的地址總線(xiàn)上；另一方面從視頻圖像中不斷地緩存連續的4個(gè)像素值傳送到擴散加密模塊中，經(jīng)過(guò)擴散算法后產(chǎn)生4個(gè)新的像素值，送到SRAM的數據總線(xiàn)上。
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