当今国内外主要是通过分立元件设计模拟电路来产生混沌信号，然而模拟元器件存在容易老化，受环境影响较大，系统更改不灵活，设备运行与维护都比较麻烦的局限。而数字元件不存在模拟元件难使用，难维护的问题并可以做到参数完全相同，并且精度可控。所以本文采用FPGA这种完全的硬件处理模式，并提出通用的设计方法来产生混沌吸引子。 基于混沌理论的图像加密技术是近年来才发展起来的一种密码技术。混沌现象是非线性系统中出现的确定性的、类随机的过程。它是非周期的、有界的、但不收敛的过程，并对初始条件极为敏感。由于它的这些特性使基于混沌信号的图像加密技术成为热点。但目前混沌加密的手段主要还是局限于计算机仿真，而比较少用硬件来实现。由于数字图像数据量大，传统的软件实现加密必然耗时且效率较低，而硬件电路因其并行高速的优点在实时处理中大受欢迎。本文就是讨论如何采用FPGA这种完全的硬件处理模式来产生混沌信号并对数字图像进行处理。同时由于人们通常研究一维和二维混沌系统进行加密，虽然此类方程具有形式简单，易于实现的特点，但存在密钥空间小，难以抵御穷举攻击等局限。由于高维混沌信号具有更好的随机性，更高的保密性。高维的混沌保密系统的研究已经成为新的研究热点。本文选择的混沌保密系统就是属于高维的。 针对当今进行混沌图像加密的这些特点，在对国内外相关资料的收集、整理、分析和综合之后，对混沌图像加密的方法与加密系统的优化设计进行了研究。 全文主要研究内容包括： 1．基于状态机模式的混沌信号发生器的设计及硬件实现。由于FPGA产生混沌信号必须进行浮点运算，FPGA硬件本身只能作整数运算。所以如何所以在利用FPGA技术产生了混沌信号是一个挑战。该文突破了师兄只能用FPGA实现Lorenz，并且方法不能用于其它系统的局限。由于Lorenz系统可以用来设计驱动响应式同步系统，并用于图像的加密解密，文章以该系统为例，阐述了如何在应用离散化，数字化处理技术和实数处理策略之后，通过状态机模式的编程方法产生混沌吸引子系统的通用设计方法。并对该方法进行总结，使该方法适用于具有三阶二次方程形式的混沌吸引子。同时给出使用该方法产生的混沌吸引子在显波器上的相图。 2．基于FPGA技术的混沌数字图像加密与硬件实现。本论文首先对如何在FPGA的硬件平台上产生静态图像的流程进行了详细说明。接着介绍了FPGA图像加密算法设计原理，并重点对用于图像加密解密的驱动响应式系统的设计方法进行说明，同时阐述如何加入传统的密码学的方法，使得安全性能得到进一步的提高，并论述了它的保密性能和给出硬件的实验结果。最后提出基于FPGA技术的动态图像混沌加密算法设计方案。