基于硬件平台的图像加密算法

图像是网络信息传递的一种重要载体。随着互联网的发展，图像的传输也变得更加便捷。然而，这些图像往往携带了一些涉密信息。近年来，网络安全事件的频繁发生，图像内容的安全备受国内外学者的广泛关注。传统的图像加密大都是基于计算机软件而设计的。近年来，随着硬件平台的发展，DSP和FPGA以其处理速度、逻辑运算能力和低成本的特点越来越多地被应用于图像加密领域。综述图像加密的技术，特别是对基于DSP的图像加密算法和基于FPGA的图像加密算法进行了详细描述，并讨论了这两种算法的优缺点。最后，对FPGA在图像加密领域的应用前景进行了展望。

人类通过视觉系统获取大量的信息，图像作为信息传递的一种重要载体，在人类社会的工作生活中扮演着重要的角色。随着近年来网络技术的蓬勃发展，图像的在线传输变得越来越频繁。在这些被频繁传输的图像中，包含了大量的个人隐私、企业机密、国家机密等不能被第三方获取的重要信息。互联网以开放性和共享性著称。然而，由于现阶段网络空间各类不确定因素过多，安全性参差不齐。近年来， 随着网络安全事件的不断发生，大量的隐私遭到泄密，对国家安全、国民经济发展和个人利益带来了不同程度的影响。图像安全逐渐得到了社会各界的广泛关注。当前，图像加密算法主要有以下几类：基于混沌的图像加密、基于变换域的图像加密、基于盲源分离的图像加密和基于空间域的像素置乱。

综述了图像加密技术，重点分析了基于硬件的图像加密算法。讨论了基于DSP 的图像加密算法和基于FPGA 的图像加密算法的优缺点，并对FPGA 在图像加密领域的应用前景进行了展望。

2. 图像加密技术综述 自上世纪90 年代以来，图像加密就受到了世界各地学者的广泛关注。1996 年，第一届信息隐藏领域的学术研讨会在英国剑桥举办。自此，人们开始关注并研究图像安全技术。迄今为止，数十届信息隐藏国际研讨会的成功举办吸引了众多学者的投入到图像安全的研究领域中。普林斯顿、麻省理工等世界名校以及IBM 等国际大公司也一直致力于图像安全方面的研究[1]。

图像加密的本质就是把待加密的图像进行像素位置的置乱或像素值的改变，使得整幅图像对外呈现出类似于噪声图像的特征，从而达成加密图像不能被第三方识别的目的。目前，人们已提出了多种图像加密算法，按照算法依托的平台不同，可分为：基于软件的图像加密算法和基于硬件的图像加密算法。

2.1. 基于软件的图像加密算法 二十世纪六十年代，美国气象学家Lorenz 在研究气象问题时提出了著名的Lorenz 方程；1989 年， 英国数学家Matthews 首次提到了“混沌密码学的概念”， 成为首个将混沌理论引入图像安全领域的学者；