加密技术是信息安全领域中一个非常重要的应用,加密算法和实现方法又是加密技术的关键。图像加密作为多媒体信息安全的重要内容之一,已成为人们不断研究的重点。加密技术不但要求具有性能优越的加密算法,同时也要有安全可靠的实现平台。特别是对于数据量较大的数字图像信息,若要保证图像数据的实时处理,实现平台显得尤为重要。本文以对混沌系统研究为基础,设计了一种基于混沌系统的图像加密算法,并结合应用广泛的FPGA硬件系统,完成本文内容的设计与实现。混沌系统一般具有高度复杂的动力学特性,非常适合于加密系统的设计。FPGA(现场可编程门阵列)是一款可反复编程的高集成电路,具有并行处理数据的特性。它的硬件资源丰富,对于提高加密算法的运算速度以及数据的实时处理有很大的帮助。本文在研究一个四维混沌系统的基础上,设计了一种由该混沌系统和改进广义Arnold变换相结合的加密算法,并设计FPGA硬件加密系统,完成加密算法的硬件实现。论文完成的主要工作如下:(1)本文选择一个四维混沌系统为研究对象,它是一个四翼自治系统,同时它也是本文设计加密算法的核心,本文中第三部分详细分析了该混沌系统所具有的特性。(2)图像加密算法是文章的核心内容,本文利用改进广义Arnold变换和一个四维混沌系统进行加密算法的设计。方法是利用改进广义Arnold变换相对图像进行置乱,改变图像像素的位置;然后利用混沌序列与像素异或,改变图像像素值。在后一过程中,图像被均分为4部分,且异或运算中加入两个密文反馈项,达到增强扩散效果的目的。(3)FPGA硬件系统设计。根据所设计的加密算法,完成加密系统的FPGA代码设计,主要包括图像存储、图像置乱、图像扩散以及图像的VGA显示。完成FPGA代码的仿真验证与板级调试。(4)FPGA硬件实现结果分析与验证,给出加密算法的分析结果。实验分析结果表明,本文设计的基于一个四维混沌系统的数字图像加密算法具有较高的安全性,FPGA硬件实现的效果很好。