基于FPGA的视频图像加密系统的设计与实现
基于FPGA的视频图像监控系统的研究
是 要求 在各 种应 用场 合 下均 能够 较稳 定地 输 出智 能分析 的信 息 ，尽 量减 少环 境对 视频 监 图 １视 频 图 像 处 理 系统 工 作 框 图 控的影 响 。本文研 究 的 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ和 Ｄ Ｐ技术 的 Ｓ 数据 采集 、 码模 块 由高 效 的 ３ 解 ２位嵌 入 综合应 用会 起 到抛 砖 引玉 的作用 ，将 进一 步 式处 理 器进 行 控 制 ， 摄像 机 的 刷新 率通 常 ５ 推动监 控 系统逐 步实 现智 能化 。 ０ 帧每 秒 ， 能 达到 １０帧每 秒 ， ： 最多 ０ 而高 速摄 像 参 考文献 机可 以达到 每秒 １０ —０ ０ 的速度 记 录 ， ［】 松． ００ １００帧 １潘 现代 ＤＳ Ｐ技 术 ［ Ｍ】．陕 西 ： 西安 电子 采 用 ３ 微 处 理 器 将 视 频 图 像 解 码 成 红 、 科技 大学 出版 社 ．０ ３ ２位 ２０ 绿、 蓝三： 的数 据并 单 独存 储 ， 基色 保证 实 时 陛 ［】 存 学 ， ２程 刘世 栋 ， 莉 基 于视 频 图像 分析 解 好 ， 漏 帧 ， 件 实时 解码 、 件 高速 处理 ， 不 硬 软 每 的智 能监 控 系统 设计 Ｉ ． 算技 术与 自动 化 ， １计 １ 帧都 可 以发 出控 制信 号 ， 数字 解码 灵 敏度 高 ， ２００６． 分辨 力超 过人 的视 觉 。 『】 ３雷明 ， 马游春 ， 李锦 明 ， 宇龙 ．基 于 Ｆ ＧＡ 王 Ｐ 数据 采集 解码 后 ，经 高速 处 理器 进行 数 的 多 通 道 图像 采 集 存 储 系统 设 计 通 信 技 据处 理 ， 算 出实 时 的三基 色 数据 ， 进行 数 术 ，０ ０ ４ 计 后 ２ １ （０ ） 字化 判定 。每路 视频 信 号可 以设 定 ４个 敏感 【】 ４ 王建 国 ， 涛． 于 Ｆ Ｇ 的视 频 图像 采 集 于 基 ＰＡ 区域 进行 取 样 ，每个 区域 的 ３ 颜色 可 以单 及监 控 系统 设 计 ＿］ 微 计 算机 信 息 ，０ ８９ 个 Ｕ． ２０ ， 独处 理 ， ： 区域 作 为图像 判 定 的条 件 ， 取样 取样 （ ） ２ ８ ２ ０ ３ ：８ － ９ 区域 的数 据作 为 比较 的 阈值 ，具 体判 断 根据 监视 现场 条 件而 定 ，选择 工 作 的具体 数 值范 围，当前 端摄 像 头传 输过 来 的 图像经 微 处理 器处 理后 ， 超 出 工作 范 围 ， 会发 出报警 数值 就 指令 ， 向驱动模块输送报警信号 。 控制 器采 集 的数 据是 在行 场 同步 控 制下 从左 到右 、 到 下输 出 ， 场 同步 下先 把 从上 在行 第 一 行 数据 写 到 Ｒ Ｍ１ Ａ ，写 完第 一 行 再切 换 到第 二行 ， 第二 行 再写 第 三行 ， 三行 写 写完 第 完 第 ３个数 据 即可读 出 Ｒ Ｍ１ Ａ 和各 寄存 器 的 数据做色彩平均值计算 ， 当第三行写完以后 ， 第 四行 数据 再 写 到 Ｒ Ｍ１以此 类 推 ， 循 Ａ ， 一直
基于FPGA的加密解密模块设计与实现
基于FPGA的加密解密模块设计与实现随着信息技术的不断发展，数据加密已经成为了保护信息安全的重要手段。
尤其是在金融、军事等领域，数据加密已成为不可或缺的技术手段。
而加密解密的关键技术就是密码算法。
在密码算法中，对称密码算法是最常用的一种算法，然而，对称密码算法的密钥管理和密钥分发一直以来都存在着许多问题，为此，研究人员提出了一种基于FPGA的加密解密模块设计方案，可以有效解决这些问题。
FPGA是一种具有可编程性的半导体器件，它具有高度的可重构性，可以通过编程来实现特定的功能，因此被广泛应用于各种领域。
而基于FPGA的加密解密模块，采用硬件实现加密解密算法，相比采用软件实现的加密解密算法，具有更高的安全性和更快的速度。
1.加密解密模块的概述加密解密模块是实现对称密码算法的关键部分，它可以将明文转化为密文，或将密文转化为明文。
在实现加密解密模块时，需要选择合适的对称算法，并通过硬件电路来实现对称算法的加密解密操作。
常用的对称密码算法有DES、3DES、AES等。
在加密解密模块的设计中，需要对输入和输出进行格式化，并为加密解密算法提供必要的控制信号。
可以使用状态机来实现控制信号的发生，并使用计数器来计算加密解密操作的步数。
同时，在硬件电路中，需要将需要加密或解密的数据存储到寄存器中，使用多路选择器来选择需要进行加密解密的数据块，并在每一次执行加密解密操作时，更新控制信号和数据块。
2.基于FPGA的加密解密模块的设计方案基于FPGA的加密解密模块由输入接口、加密解密核心、控制器和输出接口等模块构成。
其中，输入接口用于将需要加密或解密的数据输入到加密解密核心中，控制器用于控制加密解密操作的流程，输出接口用于输出加密或解密的结果。
在加密解密核心中，可以选择采用现有的对称算法IP核，例如AES IP核、DES IP核等，也可以自己实现对称算法电路。
同时，可以采用先进的乘加器单元、查找表、寄存器等硬件电路元素来优化算法电路。
基于FPGA的视频处理系统设计与实现
基于FPGA的视频处理系统设计与实现随着数字化技术与高清视频的普及，基于FPGA的视频处理系统的应用也越来越广泛。
它们可以满足人们对于视频质量、速度和响应性能的要求。
FPGA作为一种高度可编程的器件，可根据应用需求任意重构电路结构，使得视频处理系统具有高度的扩展性、灵活性和定制性。
本文将从设计目标、系统结构、视频数据流传输、数字信号处理、硬件开发与软件开发等多个方面来介绍基于FPGA的视频处理系统的设计与实现。
一、设计目标在设计基于FPGA的视频处理系统时，我们需要考虑以下几个方面：1.视频质量：在视频的采集、传输和显示过程中需要确保视频的清晰、流畅和无噪音。
2.速度：视频处理系统需要具备高速的处理能力，可以迅速对视频进行处理，以达到实时性和响应性能。
3.低功耗：由于FPGA系统是基于硬件实现的，所以需要考虑低功耗来满足电源限制和延长电池寿命。
4.设计可重用：这就需要设计出可重用的平台，方便进行软件开发和硬件设计。
二、系统结构基于FPGA的视频处理系统的系统结构如图1所示。
它主要由三个部分组成：视频输入模块、视频处理模块和视频输出模块。
1.视频输入模块视频输入模块主要负责从相机或视频文件中采集视频数据，并将其转换成数字信号传输给FPGA。
该模块包括视频采集和视频解码两个部分。
2.视频处理模块视频处理模块主要是对采集到的视频数据进行处理，包括降噪、滤波、缩放、边缘检测、图像增强等操作。
它往往是FPGA设计的重点。
3.视频输出模块视频输出模块主要把处理好的视频数据输出到显示器、硬盘或网络等外设上，并在此过程中再次进行编码技术，使传输数据量减小，加快传输速度。
该模块还需要实现垂直同步、交错、逆交错等技术来保证视频输出的正确性和质量。
图1：基于FPGA的视频处理系统结构图三、视频数据流传输视频数据流传输是视频处理系统中非常重要的一环，它利用高带宽的总线来传输大量数据。
视频数据流传输主要有以下三种方式：1.像素传输像素传输是最常用的一种方式，它将每个像素的RGB值保存在一个字节中，并采用三根数据线分别传输每个像素的R、G、B值。
基于FPGA的视频处理系统设计
基于FPGA的视频处理系统设计随着科技的快速发展，视频技术在人们的日常生活中也得到了广泛的应用。
为了满足不同场景下的需求，高精度、高速度的视频处理系统成为了迫切需要解决的问题。
而基于FPGA的视频处理系统则成为了当下较为常用的一种实现方式。
一、FPGA的优势FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程数字电路的芯片。
和传统的ASIC（专用集成电路）相比，FPGA具有以下优势：1. 灵活性高，可以通过重新编程实现改变电路功能。
2. 可以实现高性能计算，处理效率高。
3. 集成度高，可以集成大量外设。
基于FPGA的视频处理系统正是利用了FPGA的优势来实现高效、高精度的视频处理。
二、视频处理系统的核心模块基于FPGA的视频处理系统通常包含以下核心模块：视频输入模块、视频输出模块、视频处理模块和控制模块。
现在我们分别来了解一下每个模块的功能：1. 视频输入模块视频输入模块用于将输入的视频信号转换成数字信号，并对数字信号进行预处理，以满足后续处理的需求。
通常会进行去噪、增强和格式转换等处理。
其中格式转换是非常重要的一步，因为不同的视频源可能采用不同的格式，统一格式可以方便后续处理。
2. 视频输出模块视频输出模块用于将处理好的数字信号转换成模拟信号，并输出到显示器或其他设备上。
在转换前，需要对数字信号进行一定的处理，常见的处理方式包括降噪和增强等。
3. 视频处理模块视频处理模块是整个系统的核心部分，它可以对数字信号进行各种形式的处理，如降噪、增强、滤波、压缩等。
其中压缩是视频处理中最重要的部分之一，因为视频信号通常会占用大量的存储空间和带宽资源。
视频压缩技术可以将视频信号压缩到较小的存储空间或带宽上，从而实现高效的存储和传输。
4. 控制模块控制模块用于控制整个视频处理系统的运行和参数配置等。
通常会使用外部开发板或者软件进行控制。
在控制模块的指导下，整个视频处理系统可以进行各种不同的操作，方便用户进行定制化的需求处理。
基于FPGA的视频编解码系统设计
基于FPGA的视频编解码系统设计作者：肖飞陈立新来源：《科技资讯》2014年第22期摘要：结合Altera公司Cyclone II 器件中Nios II 嵌入式CPU内核开发板，进行视频编码、解码的硬、软件设计，制作成实物模块。
讨论了视频编码、解码原理，对FPGA、CPLD 逻辑器件进行深入学习和研究，设计了一套视频编码解码简易系统。
关键词：Altera Cyclone II Nios II 视频编解码中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0025-02Abstract：The Nios II embedded CPU core develop board based on Altera Cyclone II can apply in video encode， design of hardware and software decoding， making objects units. This paper discussed video encode and decoding principles， carrying on through analysis and exploration to FPGA， CPLD logic devices， and designing a simple system of video encode and decode.Key Words：Altera Cyclone II；Nios II；Video CodecAltera公司是可编程逻辑解决方案的倡导者，Cyclone II FPGA以低于ASIC的成本实现了高性能和低功耗，单独使用Cyclone II FPGA，可以把它用作数字信号处理（DSP）解决方案，实现Nios II处理器时，Cyclone？II FPGA提供高性价比嵌入式处理解决方案[1]。
基于FPGA的视频图像放大处理系统设计
基于FPGA的视频图像处理系统设计
4、系统模块设计— 数据存储模块
000000 Read_state IDLE CHECK BEGIN READ END
实现对视频数据流的高速缓存
读取仲裁模块的状态转移图
基于FPGA的视频图像处理系统设计
4、系统模块设计— 输出时序模块
基于FPGA的视频图像处理系统设计
基于FPGA的视频图像放大 处理系统设计
答辩人： 指导教师：
基于FPGA的视频图像处理系统设计
研究背景及意义
目 录
系统硬件结构
算法方案选择 系统模块设计
实验平台展示 总结与展望
基于FPGA的视频图像处理系统设计
1、研究背景及意义 图像处理的特点：处理数据量大，处理时间长。
为了实现数字图像的实时放大处理，提出了基于FPGA的
基于FPGA的视频图像处理系统设计
4、系统模块设计— 图像放大模块
图像放大模块的设计实现框图
16位数据输入 输出yc数据 2线性缓存 垂直插值 水平插值 颜色空间转变
控制模块
两线性缓存以乒乓存储的方式存储输入信号； 首先对图像的两行信号进行垂直插值，然后在水平插值； 颜色空间转换模块进行YCbCr444转换YCbCr222格式。
基于FPGA的视频图像处理系统设计
4、系统模块设计
视频分离 模块
视频解码 模块
视频图像处理 模块
视频输出 模块
数据存储 模块
基于FPGA的视频图像处理系统设计
4、系统模块设计— 视频分离和解码模块
视频分离模块： 将数据从108M的通道中分离出 来，输出信号格式为BT.656 视频解码模块： 将8位的BT656信号转换16位yc 信号，并提取视频控制信号。
基于FPGA的视频编码系统设计与实现
基于FPGA的视频编码系统设计与实现基于FPGA的视频编码系统设计与实现摘要：随着数字视频的快速发展，视频编码成为了计算机视觉领域的重要研究方向。
本文主要介绍了基于FPGA的视频编码系统的设计与实现过程。
首先，简要回顾了视频编码的基本原理和常用算法。
然后，详细讨论了FPGA作为硬件加速平台的优势，并介绍了FPGA平台上常用的视频编码算法。
接着，详细描述了视频编码系统的硬件架构设计，包括编码器和解码器的模块划分以及模块之间的通信和数据传输。
最后，进行了实验验证并进行了性能分析，结果表明，基于FPGA的视频编码系统在实时性和编码效率方面均具有较好的性能。
关键词：FPGA、视频编码、编码器、解码器、硬件架构1. 引言随着互联网技术的飞速发展和宽带网络的普及，视频数据的传输和处理需求日益增加。
视频编码作为一种将原始视频信号转换为压缩格式的技术，已经成为了现代多媒体应用中不可或缺的环节。
在视频编码中，编码器将原始视频转换为压缩的码流，而解码器将压缩的码流解码为可视的视频图像。
目前，H.264、H.265等压缩标准已经成为了主流视频编码标准。
2. 视频编码原理和算法视频编码的核心思想是利用视频序列中的时空冗余性进行压缩。
在时域上，视频序列中的相邻帧之间存在大量的冗余信息，可以通过运动估计和运动补偿来减少冗余。
在空域上，同一帧中相邻像素之间也存在冗余，可以通过空间预测编码来提高压缩效率。
常用的视频编码算法主要包括运动估计、变换编码和熵编码等。
3. FPGA在视频编码中的应用优势FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，具有高度灵活性和可编程性。
与传统的视频编码器相比，基于FPGA的视频编码系统具有以下优势：（1）硬件加速平台：FPGA可以提供并行计算和硬件加速的能力，能够显著提高视频编码的处理速度和性能；（2）可嵌入性：FPGA可以嵌入到视频采集设备、摄像头等设备中，具有较小的体积和功耗；（3）可定制性：FPGA可以根据不同的视频编码需求进行定制开发，提供更灵活的编码方案。
基于FPGA的数据加密芯片设计与实现
基于FPGA的数据加密芯片设计与实现现代社会中，信息安全已经成为了一项十分重要的任务。
而在信息传输过程中，数据加密技术就扮演了非常重要的角色。
为了更好地实现信息加密保护，在硬件设计上，一个高效、快速、安全的加密模块是必不可少的。
而基于FPGA的数据加密芯片就成为了目前最受欢迎的设计方案之一。
一、FPGA数据加密芯片的优缺点FPGA(FIeld Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列。
作为一种可编程逻辑芯片，FPGA具有高性能、灵活度高等优点。
在数据加密领域，FPGA成为了一种非常常用的设计方案之一，主要优点包括：1. 加密速度快：由于FPGA通常搭载ASIC（Application Specific Integrated Circuit），所以它们能够在硬件电路中并行处理多个数据流，从而提高了加密速度。
2. 适应性强：FPGA可以自适应各种不同的算法和协议，并在运行过程中对这些算法进行优化。
同时，FPGA还支持可编程性，可以与多种处理器和硬件外设协同工作。
3. 可重构性高：FPGA的可重构性能够根据需要改变加密算法和密钥长度，从而适应不同级别的数据加密需求。
当然，FPGA的缺点也是非常明显的。
比如FPGA的功耗比较高，造成加密芯片在较长时间内实现全流量加密所需要的能耗和成本非常高。
二、 FPGA数据加密芯片工作原理1. 分组密码在现代密码学中广泛应用的加密技术被称为对称密钥加密。
他们有另一个名字，即分组密码（Block Ciphers）。
分组密码将明文消息分解成相等长度的块，并在电路中进行处理。
一旦所有块的计算全都完成，最终结果就被拼接成一个密文消息。
FPGA加密芯片采用分组密码技术。
2. 参与者：加密和解密器加密和解密芯片是FPGA芯片上的两个重要模块，它们互相连接，一起实现数据的加密和解密。
3. 工作模式：ECB模式和CTR模式ECB模式（Electronic Code Book）和CTR模式（Counter）属于FPGA数据加密芯片中常用的两种工作模式。
基于FPGA的信息加密系统的设计与实现
基于FPGA的信息加密系统的设计与实现信息加密系统已经成为现代社会不可或缺的一部分，它可以保护数据的安全性，并且只有授权的人才可以访问敏感数据。
在过去，人们使用软件来实现加密，但随着科技的发展，硬件加密系统也变得越来越普及。
其中，基于FPGA的信息加密系统在其高速性、可编程性和低功耗等方面得到了广泛的应用。
本文将介绍一个基于FPGA的信息加密系统的设计与实现，包括加密算法的选择、系统架构的设计和关键技术的分析等内容。
一、加密算法的选择在设计一个基于FPGA的信息加密系统时，首先需要选择一个成熟的加密算法。
这里选择了AES算法作为核心加密算法。
AES算法是一种对称密钥加密算法，具有高速性和强大的安全性。
它的加密过程采用了分组密码的设计，将明文按照一定的规则分组加密，而密文则通过不断的子密钥加密得到。
为了进一步提高AES的安全性，可以加入其他算法作为补充，例如SM4算法、RSA算法等等。
二、系统架构的设计在确定了加密算法之后，接下来需要设计基于FPGA的信息加密系统的架构。
在本文中，我们采用了一种包含FPGA、RAM、Flash和外设等核心组件的架构。
具体来说，我们可以通过选择一款性能优良的FPGA芯片（例如Xilinx Kintex-7系列），并将其与高带宽的DDR3 RAM、大容量的Flash存储器以及各种外设（例如网卡、USB接口等等）相结合，形成一个完整的信息加密系统。
在设计系统架构时，需要考虑到以下因素：1. 性能：系统需要具有高速性，能够保证数据的快速加密和解密。
2. 可编程性：FPGA的可编程性使得系统可以满足不同的加密需求，并且方便进行升级和维护。
3. 安全性：系统需要具有强大的安全性，能够保护用户的数据免受攻击和窃取。
三、关键技术的分析在实现基于FPGA的信息加密系统时，还需要掌握一些关键技术。
以下是几个主要的技术点：1. 高速数据传输：为了保证系统的高速性，需要采用高速数据传输协议，如PCIe、Ethernet等等。
基于FPGA的视频图像控制器的设计
基于FPGA的视频图像控制器的设计【摘要】视频图像控制器方案是基于fpga开发的，采用一片sdram作为缓存，在altera fpga上采用verilog语言，通过在片内跨时钟缓存处理视频图像数据来实现的“基于sdram的显示控制器”。
通过纯硬件算法，实现字符图像叠加，并对多画面叠加、半透明显示等特效的显示进行设计。
整个设计以ep2c8q208c8的视频显示系统作为硬件平台，通过ov7670摄像头实现视频数据的实时采集。
【关键词】视频图像 fpga sdram 显示控制器1 引言通过视觉获取的视频图像信息往往比通过听觉获取的音频信息具有更大的信息量。
而且还具有确切、直观、具体生动、效率高、应用广等一系列优点。
包钢集团巴润矿业公司是包钢集团主要的原料基地，是及采选为一体的现代化矿山。
视频控制器在巴润公司选矿系统中起到必不可少的作用。
课题就是为了提高视频的精度和可靠性而设计的一个视频图像控制系统，本控制器主要的开发对象是视频叠加技术。
视频叠加在工业、医学、军事和商业等领域有着广泛的应用前景。
2 设计思想系统以fpga为平台，实现基于sdram的显示控制器的同时，结合硬件电路设计实现相关算法已达到视频处理的目的。
通过verilog hdl语言不仅能够实现画面叠加、半透明、osd等算法，而且从中展示出了硬件实现相关算法的优势。
系统的核心部件是“基于sdram的显示控制器”，它由sdram控制器，vga控制器，硬件算法模块，外部数据通讯接口等组成，实现了视屏图像的采集，存储，以及数字屏的驱动显示。
整个平台，需要熟练地掌握并且运用fpga，以及verlog hdl硬件描述语言，以及modelsim中tesbench测试代码的能力。
本系统选择了altera的fpga，配合硬件，实现相关功能。
3 设计方案视频图像处理系统包括采集、处理、存储和显示4个部分如（图1）所示。
视频采集模块采用的是基于fpga和sdram的视频采集处理系统，作为系统的核心模块基于fpga和sdram的视频采集处理系统设计比较灵活，产品体积小，能对图像进行比较复杂的处理。
基于FPGA的实时视频图像愀正系统设计
ＣＨＥ Ｎ Ｗｅ ｎ ｙ ｉ ， Ｔ Ｉ ＡＮ Ｋｅ， ＺＨＯＵ Ｊ ｕ ａ ｎ
ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＦＰ ＧＡ ｉ ｓ ｏ ｎ ｅ ａ ｍｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ｎ ａ ｂ ｅ ｏｒ ｆ ｅ ． Ｏｎ ｌ ｙ ｍｏ ｄｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｖ ｉ ｄ ｅ ｏ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｂ ａ ｃ ｋ ｗａ ｒ ｄ ｍａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ｌ ｏｋ ｕ ｐ ｔ ｂｌ ａ ｅ ｒｃ ａ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｄ ｔ ｏ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ —
陈文 艺 ， 田 科， 周 娟
正系统设计
（ 西安 邮电大学 通信 与信 息工程学院， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ６ １ ）
【 摘 要】基于后向映射查找表结构的几何校正算法的研 究， 针对双线性插值算法的特殊性， 提 出了四邻域像 素的图像存储和 插值 方法 ， 实现 了图像插值 时对静 态存储器 Ｓ Ｒ Ａ Ｍ 的快速 随机 读写 。根 据该方 法设计 的基 于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ的实 时视 频 图像几 何校 正系 统 的视 频延 时小 于一帧 ， 只需要 改变视频 图像 的后 向映射查找表 ， 就可 实现不 同映射 的视 频 图像几何校 正。 【 关键词】Ｆ Ｐ Ｇ Ａ ； Ｓ Ｒ Ａ Ｍ； 几何校正； 图像处理 【 中图分类号】Ｔ Ｎ ４ ９ ２ 【 文献标志码】Ｂ
Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆＣ ｏ ｍ ｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｏ ｉ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｘ ｉ ０ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｆＰ ｏ ｏ ｓ ｔ ｓ ａ ｄ ｎ Ｔ ｅ ｌ ｅ ｃ ｏ ｍ ｍ ｕ ｎ ｃ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ， Ｘ ｉ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ６ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） 【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ 】Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ ｂ ａ ｃ ｋ ｗ ａ ｒ ｄ ｍ ａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ｌ ｏ ｏ ｋ ｕ ｐ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｒ ａ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｇ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｂ ｉ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｐ ｏ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｅ
基于FPGA的视频编解码系统设计
信 息 技 术25科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON Altera公司是可编程逻辑解决方案的倡导者,Cyclone II FPGA以低于ASIC的成本实现了高性能和低功耗,单独使用Cy-clone II FPGA,可以把它用作数字信号处理(DSP)解决方案,实现Nios II处理器时,Cyclone?II FPGA提供高性价比嵌入式处理解决方案[1]。
在Cyclone II器件中实现Nios II嵌入式CPU内核,能够达到超过100 DMIP 的性能。
最大的Cyclone II器件内具有多达68,416个L E ,单个器件内可以例化多个Nios II内核[2],利用这种特性,我们设计视频编码、解码系统。
1 视频编解码原理常见的电视信号制式是P AL 和N TS C ,另外还有S E C A M 等。
N T S C 即正交平衡调幅制。
P A L 为逐行倒像正交平衡调幅制。
P A L 电视标准,每秒25帧,电视扫描线为625线,奇场在前,偶场在后,标准的数字化PAL电视标准分辨率为720×576,24比特的色彩位深,画面的宽高比为4∶3,PA L电视标准用于中国、欧洲等国家和地区。
N TS C 电视标准,每秒29.97帧(简化为30帧),电视扫描线为525线,偶场在前,奇场在后,标准的数字化N T S C 电视标准分辨率为720×486,24比特的色彩位深,画面的宽高比为4∶3。
NTSC电视标准用于美、日等国家和地区。
NTSC制属于同时制,是美国在1953年12月首先研制成功的,并以美国国家电视系统委员会(National Television System Committee)的缩写命名。
这种制式的色度信号调制特点为平衡正交调幅制,即包括了平衡调制和正交调制两种,虽然解决了彩色电视和黑白电视广播相互兼容的问题,但是存在相位容易失真、色彩不太稳定的缺点。
基于FPGA和H.265的混沌视频加密系统的设计与实现
3.2 基于 ZYNQ-7000 的嵌入式 Linux 平台搭建 ............................................21
3.2.1 Linux 开发环境搭建 .........................................................................21
-III-
黑龙江大学硕士学位论文
3.2.2 系统硬件配置 ...................................................................................24
3.2.3 编译 U-boot ......................................................................................25
混沌系统和 Henon 系统进行加密，并对其中 Logistic 系统进行了改进，通过将
三个参数不同的 Logistic 根据产生的混沌序列数值大小的不同，决定使用哪个
参数的 Logistic 混沌系统进行下次迭代，增加了系统复杂度，提高了加密安全
性。选择在配备了双核 ARM Cortex-A9 处理器的 FPGA 上实现加密算法，利
security of video information, and has a certain practical value.
Keywords: Chaos；FPGA；H.265；Video encryption
超混沌视频加密系统的FPGA设计与实现
超混沌视频加密系统的FPGA设计与实现刘鹏;齐国元;万彰凯;胡玉庆【摘要】随着多媒体技术的不断发展,视频信息安全愈发受到人们的关注.为解决视频信息的安全问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)技术的超混沌视频加密方法.在加密过程中,一方面FPGA控制数字摄像头实现实时彩色视频信息的采集;另一方面,在计算机密钥指令下,利用FP-GA使超混沌系统产生有效的伪随机序列,实现对所采集视频信息的数据和地址的双重超混沌加密.给出了具体的超混沌视频加密算法和设计流程以及FPGA实现结果.安全性分析表明,明密文主观视觉对比显著不同,密钥空间大,视频图像统计特性的相关性弱,说明基于FPGA的超混沌视频加密系统加密效果良好可靠.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2018(058)010【总页数】7页(P1223-1229)【关键词】视频信息安全;视频加密;超混沌;双重加密【作者】刘鹏;齐国元;万彰凯;胡玉庆【作者单位】天津工业大学电气工程与自动化学院,天津300387;天津工业大学电气工程与自动化学院,天津300387;天津工业大学电气工程与自动化学院,天津300387;天津工业大学电气工程与自动化学院,天津300387【正文语种】中文【中图分类】TN918;TN919.81 引言随着互联网和多媒体技术的发展，信息安全变得越来越重要。
而信息安全主要依赖于加密技术，其中以混沌加密为代表的加密技术研究在近20年来受到了很多学者的高度重视[1]。
混沌系统是一种复杂的非线性运动，它对初始条件具有高度的敏感性，运动轨道长期不可预测，因此混沌系统表现出非常好的密码学特性[2]。
以混沌为基础的视频图像加密研究在近年来也出现了很多，如Sun Fu-Yan等[3]提出的基于混沌映射的彩色图像加密算法、张错玲等[4]提出的基于Lorenz超混沌理论的数字图像加密算法、谢红梅等[5]提出的基于Logistic混沌映射的图像加密设计、朱艳平[6]提出的基于CNN超混沌的视频加密新算法等，但多是以理论算法研究为主，缺少具体实现方式。
基于FPGA的图像及视频加密解密系统
基于FPGA的图像及视频加密解密系统第一部分设计概述1.1 设计目的在多媒体技术高度发展的今天，视频信息安全愈发受到人们的关注。
传统的视频加密方法主要应用在软件层面上，其算法设计复杂、加密速度慢，不适用于视频的实时加密。
FPGA 器件凭借高带宽全并行的特性可以实现高速运算和视频采集，能够满足视频的实时性要求，但开发难度较大。
ARM 器件具备易于开发的优势，但其运算速度低。
图像的保密技术主要有图像加密技术和图像隐藏技术两种。
解密通过与加密算法配套的解密操作与密钥，获得原始图像的信息，从而可以有效的保护原始图像的隐秘性和信息的安全传输。
因此，本次比赛我们使用自制的FPGA 板卡完成图像及视频加密解密系统，发挥 FPGA 的高并行性及 FPGA 的 IP 核重用优势，对比传统软件上实现的图像加密解密速度慢，具有实时高速的优点。
本设计使用 Zynq7020 芯片采用自制的双 hdmi 拓展板，结合FPGA 与ARM 的优势。
在硬件层面分为加密端和解密端，加密端实现基于摄像头传感器的视频实时采集、加密和密匙流动态配置功能；解密端实现基于 hdmi in 数据的实时读取、解密、并通过 hdmi out 接口输出。
在软件算法层面主要结合了基于Logistic 混沌序列的像素加密手段和基于 Arnold 猫映射的图像置乱加密手段，具体内容见下面章节介绍。
1.2 应用领域此技术可应用于传输含有个人隐私、企业信息、国家机密等重要信息的视频及图像数据，如安防监控、视频会议等。
1.3 主要技术特点在算法层面上，首先通过确定好图像像素的地址，通过运用Arnold 猫映射对确定好的像素地址进行置乱。
由于该操作不会改变像素本身的值，存在被暴力破解的风险。
因此在经过上述操作后，还需要通过使用Logistic 混沌映射对像素点本身的值进行置乱，改变像素点的值，保证图像的安全性。
在硬件层面上，线性反馈位移寄存器所产生的伪随机序列具有良好的相关性，运用该特性实现混沌图像加密算法硬件化。
基于FPGA的数字视频加解密系统设计
基于FPGA的数字视频加解密系统设计
蔡军辉;雷仲魁;孙继如
【期刊名称】《信息化研究》
【年(卷),期】2009(35)11
【摘要】重点研究基于FPGA(现场可编程门阵列)的数字视频加密与解密,它是在视频采集与显示系统的基础上增加图像加密和解密模块,并使其在硬件上实现。
该系统把视频采集和显示系统与数字视频的加密和解密系统有机结合在一起,达到对采集到的视频图像进行加密和对其解密的要求。
【总页数】3页(P31-33)
【关键词】视频采集与显示;加密和解密;FPGA
【作者】蔡军辉;雷仲魁;孙继如
【作者单位】南京航空航天大学;郑州大学
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.73
【相关文献】
1.基于ARM7的数字视频加解密系统研究 [J], 袁鹏飞
2.基于FPGA的数字视频监控系统设计 [J], 刘松;付扬;郭培源
3.基于FPGA的多加解密算法可重构的设计 [J], 陈翔宇;王翥;姚艳;佟晓筠;罗清华
4.基于FPGA的AES加解密算法设计与实现探究 [J], 李军
5.基于FPGA的图像加解密硬件系统设计 [J], 陈佳文;刘宇;杨涛
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基于FPGA的视频编解码系统设计
基于FPGA的视频编解码系统设计
肖飞;陈立新
【期刊名称】《科技资讯》
【年(卷),期】2014(012)022
【摘要】结合Altera公司Cyclone Ⅱ器件中Nios Ⅱ嵌入式CPU内核开发板,进行视频编码、解码的硬、软件设计,制作成实物模块.讨论了视频编码、解码原理,对FPGA、CPLD逻辑器件进行深入学习和研究,设计了一套视频编码解码简易系统.【总页数】2页(P25-26)
【作者】肖飞;陈立新
【作者单位】湖北工业大学实验实训中心湖北武汉 430068;湖北工业大学实验实训中心湖北武汉 430068
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
【相关文献】
1.基于ARM926的MPEG-4视频编解码系统设计 [J], 冯喆;陈前斌;唐伦;隆克平
2.基于TMDSP开发平台的实时视频编解码系统设计与实现 [J], 王光华;贺贵明;贾振堂;吴元保
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4.基于SoC FPGA的FPGA to HPS数据通信系统设计 [J], 刘春雅
5.Xilinx FPGA处理器解决方案为嵌入式系统设计人员提供强大的性能优势独立测
试结果再次肯定了Xilinx业界最全面的基于FPGA的32位嵌入式处理解决方案的领先地位 [J],
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结合上述特点 ， 针对 当前的互联 网即时通信软件 ， 对通用 的即 时 通信 软件 的流 媒体 截 获 基 本 框架 进 行 了设计 ， 如图 １ 所
。
４ 结语
总而言之 ， 在 当前 的网络时代 ， 网络 即时通信软件为人们
的交 流 和 沟 通 提 供 了很 大 的 便利 ，但 是 缺 乏 良好 的安 全 防 范
２ ． １图像 采集输 入模 块
图像采集输入模块，负责驱动 Ｃ ＭＯＳ图像传感器，并将 Ｃ ＭＯ Ｓ图像传 感器采集 到的相关 的环境信息 以一定的格式存 储到缓存 Ｓ ＤＲ ＡＭ 中， 即将 Ｔ Ｒ ＤＢ — Ｄ Ｃ ２图像传感器采集的环 境 图像数据从 Ｂ ａ ｙ ｅ ｒ 格式转换到 Ｒ ＧＢ格式 。 图像采集输入模块包括 Ｉ ２ Ｃ传感器配置 、Ｃ ＭＯＳ传感器
２ ０ １ ４年第 ８期
（ 总第 １ ４ ０期 ）
信 息 通 信
Ｉ ＮＦ ＯＲＭ ＡＴ Ｉ ＯＮ ＆ ＣＯＭ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴ Ｉ ＯＮＳ
２ ０ １ ４
（ Ｓ ｕ ｍ ．Ｎ ｏ １ ４ ０ ）
基于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ的视频图像加密系统的设计与实现
李梦瑶
（ 东北大学计 算中心， 辽宁沈阳 １ １ ０ ０ ０ ０ ）
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ４
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ３ ． １ １ ３ １ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ８ — ０ ０ ５ ０ — ０ ２
成整个视频 图像加密系统。
ｌ 系统 功 能介绍
基于 Ｆ Ｐ ＧＡ的视频图像加密系统， 主要是应用于对个人或 者政府机关、 国家安全部 门的重要信息的安全保密， 以及视频图
摘要 ： 随着可编程逻辑 器件 的发展 ， Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 的应 用为高速数 字视频 图像 处理提供 了新的解决方案。文章的视频 图像加 密
系统 是 基 于 Ａ ｌ ｔ ｅ ｒ ａ 公 司Ｄ Ｅ ２ － ７ ０开发 平 台设 计 实现 的。 系统 主要 由 图像 的 采 集 输入 模 块 、 图像 的 加 密 处理 模 块 和 图像 显
措施 ， 无法满 足信 息安全 的要求 。在这种情况下， 本文 以信息
隐藏 技 术 为 依 托 ， 针 对 互 联 网 即时 通 信 软 件 ， 提 出 了一 种 基 于
数据采集和格式转换三部分。图像采集模块将采集的图像信
息通过四端 口 Ｓ Ｄ Ｒ ＡＭ 控制器送入缓存 Ｓ Ｄ Ｒ Ａ Ｍ 中，而后通
（ ２ ） 对采集到的视频图像数据进 行置乱加密 ；
（ ３ ） 驱动 显示器 ， 将加 密后 的视频 图像 在显 示器 上显示 出来 。
过Ｓ Ｄ Ｒ ＡＭ控制器将缓存中的图像数据信息加载 Ｓ Ｏ Ｐ Ｃ模块 ，
像 的保密及加密传输等方面 。采用 Ｃ ＭＯ Ｓ图像传感器对周围
的环境信息进行实时采集 ， 运用 图像加密算法对采集到的视频 图像数据进行加密， 最后将加密后的图像在显示器上显示输出。
系统 主 要 完 成 功 能是 ：
（ １ ） 驱动 Ｃ ＭＯＳ图像传感器 ， 将采集到 的视频图像 数据传 输至开发板 ；
在 视 频 的输 入 模 块 和 Ｓ ＤＲ Ａ Ｍ 之 间利 用 Ｓ Ｄ Ｒ ＡＭ 控 制 器 来 完
具软件 Ｓ Ｏ Ｐ Ｃ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｅ ｒ 完成的。首先利用 Ｓ Ｏ Ｐ Ｃ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｅ ｒ来完
成相关系统模块 的定制 ， 然后在 Ｑｕ ａ ｒ ｔ ｕ ｓ Ｉ Ｉ 软件平台中完成 系
示输 出模块三个模块组成。 对 Ａｒ ｎ ｏ ｌ ｄ变换和骑 士巡 游变换 两种视频 图像加密算法的对比分析 ， 选定 了基于 Ａ ｍｏ ｌ ｄ变换 和骑士巡游 变换 相结合 的复合置乱加密算法对视 频图像进行加解 密处理。 在 Ｎｉ ｏ ｓ Ｉ Ｉ Ｉ ＤＥ环境 下对 算法进行编程并调 试。 关键词 ： Ｆ Ｐ ＧＡ； Ｎｉ ｏ ｓ Ｉ Ｉ ； 视 频 图像 ； 加 密
统 的综 合 、 编译 ， 最 后 将 生 成 的配 置 文 件 下 载 到 开 发 板 中 ， 完
—
成对像素信息的读取。 系统对 图像 的加密采用的是 Ａ ｒ ｎ ｏ ｌ ｄ置
乱算法和骑士巡游置乱算法 相结 合的复合置乱 的方法 ；系统
一 — — ＿ 卜一 ＋ “ — ＿ 一” — ・ 一 ” ＋ ” — － ＋ 一
对使用原 函数 以及使用 ＨＯ Ｏ Ｋ 函数进行数据发送时 占用的 Ｃ Ｐ Ｕ时间进行了统计分析 。结果表 明， 两种方法在运行时间 上基本没有差别， 说 明该技术在实际应用 中具有显著效果 ， 可
以得 到 推 广 和 普 及 。
移 即可 。换言之 ， 要对特定 的 ＡＰ Ｉ 进行挂接 ， 只需要在模块 的
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更 包 含 了模 块 可 能 用 到 的每 一 个 Ｄ Ｌ Ｌ中 的序 号 列 表 。 如 果 模
完善工作。 同时 ， 为 了对其运行的实时性进行检测 ， 利用 Ｑｕ ｅ ｒ ｙ
Ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ Ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ和 Ｑｕ ｅ ｒ ｙ Ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ Ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ 函数 ， 分 别
块需要对一个输入 函数进行调用 ，实际上线程是 从模块 的输
入节 中， 找 到 需要 用 到 的输 入 函数 的地 址 ， 然 后对 地 址 进 行 转
用 Ｎｉ ｏ ｓ Ｉ Ｉ 软 核处 理 器 对 其 进 行 加 密 处 理 。
２ 系统 硬件 设计
系 统 的硬 件 部 ａ ｒ ｔ ｕ ｓ Ｉ Ｉ 集 成 工
２ ． ２ 图像 加密 处理模 块
将视频 图像信号看作一帧一帧连续 的静止的图片数据流 。