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基于攝像頭采集的混沌視頻加密研究

作者: 時(shí)間:2013-04-24 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

2.1 系統(tǒng)的總體框架
設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由A/D轉(zhuǎn)換、FPGA控制處理、外部SRAM和VGA組成,如圖1所示。A/D轉(zhuǎn)換部分用于圖像數(shù)據(jù)的和模數(shù)轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)采用AD公司的解碼芯片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(fù)責(zé)前端數(shù)據(jù)和存儲(chǔ),同時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸至顯示器。另外,由于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和連續(xù)性要求,采用外部SRAM作為存儲(chǔ)設(shè)備。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/159413.htm

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2. 2 采集的流程分析
視頻采集系統(tǒng)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(dāng)系統(tǒng)加電后,首先通過(guò)過(guò)I2C接口模塊對(duì)ADV7181芯片進(jìn)行初始化,使ADV7181芯片輸出標(biāo)準(zhǔn)的PAL制式數(shù)據(jù)。當(dāng)程序判斷出接收到的是有效視頻數(shù)據(jù)時(shí),ITU656解碼模塊對(duì)A/D芯片產(chǎn)生的PAL制式數(shù)據(jù)流進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換和YUVtoRGB轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生適合顯示的RGB數(shù)據(jù)格式。隨后FPGA將轉(zhuǎn)換后的圖像數(shù)據(jù)存入SRAM中,當(dāng)接收完一幀圖像數(shù)據(jù)后,F(xiàn)PGA將從SRAM中讀出視頻圖像數(shù)據(jù)并通過(guò)VGA模塊在CRT顯示器上顯示,與此同時(shí)FPGA繼續(xù)控制下一幀視頻的采集、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和顯示。整個(gè)視頻采集的流程如圖2所示。

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3 視頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
系統(tǒng)中,算法的設(shè)計(jì)至關(guān)重要,它決定了混沌加密系統(tǒng)的安全性以及執(zhí)行效率。此外,由于視頻數(shù)據(jù)置龐大和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn),對(duì)混沌加密系統(tǒng)的執(zhí)行效率提出了更高的要求。具體的說(shuō),應(yīng)盡可能的避免重復(fù)的迭代運(yùn)算,采用流水線式的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算。
文中加密算法采用貓映射置亂算法和擴(kuò)散算法相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的置亂和擴(kuò)散加密方式主要是先對(duì)整幅圖像進(jìn)行置亂后再進(jìn)行擴(kuò)散加密,程序中存在多次循環(huán)語(yǔ)句的調(diào)用,在圖像尺寸較大情況下,這些循環(huán)語(yǔ)句的調(diào)用會(huì)花費(fèi)比較多的時(shí)間,造成數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)性能不足;針對(duì)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(kuò)散加密原理框圖,如圖3所示。

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從原理上分析,置亂算法和擴(kuò)散算法的運(yùn)算對(duì)象不同,置亂算法處理的是像素位置,而擴(kuò)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(kuò)散算法。一方面將圖像像素坐標(biāo)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的地址總線上;另一方面從視頻圖像中不斷地緩存連續(xù)的4個(gè)像素值傳送到擴(kuò)散加密模塊中,經(jīng)過(guò)擴(kuò)散算法后產(chǎn)生4個(gè)新的像素值,送到SRAM的數(shù)據(jù)總線上。

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