随着信息技术的快速发展,图像信息凭借其生动直观的特点成为日常生活和生产中不可或缺的信息传递载体。当前数据传输的安全性已成为信息科学研究的热点,由于传统的图像加密方法已经很难满足当前信息安全的需求,因此需要提出安全性更高的图像加密算法。混沌系统具有强随机性、初始敏感性等特点,可用于信息加密。相对于耗散混沌,保守混沌的伪随机性更强,并且不存在混沌吸引子,不能被时滞嵌入法重构,有更好的安全性。保守混沌主要存在于哈密顿系统中,目前关于无耗散项非哈密顿系统的研究相对较少。鉴于此,本文探究了一个基于广义Sprott-A系统构造的具有两簇保守混沌流的混沌系统,并基于该系统设计了一种图像加密算法和一个伪随机数发生器。本文的主要工作如下:（1）探究了一个广义Sprott-A混沌系统中存在的动力学特性,给出了该系统的构造过程并从平衡点稳定性、耗散性、不同参数下的动力学特性以及复杂度等方面分析该系统,研究表明该系统在不同参数和外部激励下有丰富的动力学特性,并且具有高复杂度。（2）提出了一个基于保守混沌的伪随机数发生器并对结果进行了相关测试,该伪随机数发生器结合保守混沌系统的对称性和随机性通过二值量化方法生成二进制伪随机序列。测试结果表明该发生器通过了NISTS SP800-22随机性测试并且测试结果在数值上接近理想值。除此之外,提出了一种二进制序列重复率测试方法,通过重复率测试结果可以验证该伪随机数发生器有效的避免了混沌退化导致的短周期现象。（3）基于一种具有两簇保守混沌流的广义Sprott-A系统设计了一种图像加密算法。首先,原图像在哈希函数的处理下得到保守混沌系统的初始值。其次,数字化的BB84协议实现了密钥流的分发,提高了密钥的传输安全。最后,图像数据被密钥流置乱和扩散后完成图像的加密。通过测试加密结果可以验证该图像加密算法能够有效地隐藏原图像信息,并抵御常见的密码攻击。（4）提出一种上述图像加密算法的FPGA实现方法。根据加密算法完成基于FPGA的硬件模块设计,包括图像采集模块、图像存储模块、混沌信号发生模块、图像加解密模块以及图像的显示模块。实验结果显示该设计易于硬件实现,并且成功地加密了摄像头拍摄到的图像。