SM4加密算法可裁剪式结构设计与硬件实现

SM4算法是国家密码管理局发布的一种主要应用于无线局域网产品中的分组加密算法.从硬件实现的角度对SM4算法原理进行分析,依次设计了循环迭代结构与全并行流水线结构,并在此基础上进一步优化,最终提出了一种更为灵活的部分并行可裁剪式结构.该结构可根据系统性能要求,对硬件电路结构进行裁剪,改善了循环迭代结构数据处理慢与全并行流水线结构逻辑资源消耗大的问题.最后通过硬件描述语言对以上结构完成行为级描述与功能仿真,并在Altera FPGA器件上进行了综合与数据分析.综合结果表明,可裁剪式结构在满足系统性能要求的基础上逻辑资源面积更小,功耗更低.     

用混沌映射的图像加密算法实现FPGA

为了解决数据信息量大的多媒体加密系统软件不能满足实时性要求这一问题,提出了一种适宜于硬件加密的基于Kolmogorov 混沌映射的图像加密算法--MASK(mix add Sbox kolmogorov),并将整个算法在Cyclone EP1C6 FPGA(field programmable gate array)上实现.该算法由4个基本变换组成,M变换、A变换、S盒变换和K映射变换,分别具有扩散、加密钥、非线性和置乱的效果.随后就整个算法安全性在相邻象素的相关性、UACI和密钥空间等方面进行了讨论,并统计得到算法的硬件实现的资源占用率较低.实验结果说明该系统具有安全性高、加密速度快、硬件资源消耗小等优点,适用于低端FPGA硬件的开发.     

隐式曲面的整数型生成算法

隐式曲面易实现几何造型，但较难绘制，章提出一个隐式曲面的象素级生成算法，并针对隐式曲面的特点实现了隐藏线消隐，由于是象素级算法，所以该算法绘制的曲面非常细致和平滑，该算法只使用整数运算，所以具有很快的速度。     

基于六角网格的矩形窗口的圆裁剪法

裁剪作为计算机图形学中的一个重要内容 ,目前研究的算法很多 ,尤其在矩形窗口的图形裁剪算法更是使用最广泛的一类算法 ,但其算法都是基于直角坐标系统提出和实现 ,而早在60年代初 ,一些数学家就已经提出了平面上点的最佳分面是按六角网格分布的 ,并于 90年代末实现了六角网格的显示系统 ,基于六角网格显示系统的图形生成已成为了发展的必然 ,本算法基于六角网格系统的矩形窗口圆裁剪给出了具体算法和分析 ,此算法可以适用于在矩形窗口裁剪椭圆及其它对称的图形     

基于六角网格的矩形窗口的圆裁剪法

裁剪作为计算机图形学中的一个重要内容，目前研究的算法很多，尤其在矩形窗口的图形裁剪算法更是使用最广泛的一类算法，但其算法都是基于直角坐标系统提出和实现，而早在60年代初，一些数学家就已经提出了平面上点的最佳分面是按六角网格分布的，并于90年代末实现了六角网格的显示系统，基于六角网格显示系统的图形生成已成为了发展的必然，本算法基于六角网格系统的矩形窗口圆裁剪给出了具体算法和分析，此算法可以适用于在矩形窗口裁剪椭圆及其它对称的图形。     

多边形窗口的矢量图形裁剪算法

在分析原有图形裁剪算法的基础上,具体讨论了改进后的多边形窗口内点、线、面目标的裁剪算法。其中,点目标的裁剪采用射线交叉法。线目标的裁剪是通过计算被裁剪线段和多边形各边真实交点之间各子线段的中点来判断是否对它们实施裁剪。在点、线裁剪的基础上实现了面目标的裁剪。该算法能快速、正确地得到结果。     

一种更有效的矩形窗口线裁剪算法

矩形窗口线裁剪中最难做出快速舍弃判断的是线段两端点位于矩形窗口的不同侧的情形。通过结合传统裁剪算法中的区域编码算法和中点分割算法的思路,本文提出了一种更有效的中点区域算法,用于对矩形窗口线裁剪进行快速舍弃判断。该算法可以完全避免没有必要的求交运算,并通过编程试验客观地评价了该算法的优劣,证明了该算法在很大概率上具有更高的判断效率。同时,该算法的优势还在于它只需做中点除2运算,可以利用硬件由加法和位移实现,避免使用乘法,具有很高的判断效率。     

一种基于流计算的实时碰撞检测算法的研究与实现

高性能可编程图形硬件的出现,正改变通用计算仅能由CPU完成的传统观念.探索性地采用可编程图形硬件来解决复杂物体间的实时碰撞检测问题.通过将两个任意物体间的碰撞检测计算映射到图形硬件以有效利用图形硬件的并行架构,由实时绘制过程快速产生碰撞检测结果.为此,算法首先将碰撞检测问题转化为一组线段集合与三角形的求交问题以实现碰撞检测算法向可编程图形硬件的迁移.在对算法复杂度进行理性分析的基础上,给出了两种有效的优化技术以提升算法效率.     

空间扩展FRC算法及其实现

在分析帧比率控制(FRC)算法的基础上,提出了一种空间扩展FRC算法,将非线性时间混色扩展到显示的屏幕空间,可以保证画面的平均亮度基本不变.从理论上推导了采用该算法时静态图像相邻两帧间图像明像素数的最大差异,并使用基准图形进行了测试.该FRC被实现于一个液晶显示控制器,经实际的制造工艺分析,具有较好的硬件实现特性.     

计算机图形学算法演示系统设计

本文提出了基于研究图形学基本图元的属性与规律,用几何原理进行描述作出算法的分析并将其呈现在光栅屏幕中.涉及的算法有：画直线算法、画圆算法、区域填充算法、裁剪算法、二维图形转换、三维图形转换以及曲线的绘制等,以便于可视化教学.     

飞机座舱图形显示加速系统设计及FPGA实现

提出一种飞机座舱综合显示系统中基于现场可编程门阵列(FPGA)的2D图形硬件加速引擎设计方案,将图形分解为一系列基本的点和水平线输出.为避免图形加速引擎直接对SDRAM的零碎操作导致的存储器操作瓶颈,引入图形缓存机制,并根据图形像素的存储特点,提出远区域优先(FAF)图形缓存页面淘汰算法.讨论图形加速引擎内部各模块的逻辑结构及其逻辑设计,在对模块进行波形仿真的基础上,实现系统级仿真结果的可视化验证.仿真及实际应用结果表明,所提出的图形加速引擎提高了图形显示性能,满足当前飞机中对2D图形实时显示及飞控系统的可靠性要求.     

一种静态RAM双帧存结构的图形系统及应用

针对高速图形显示系统的应用要求，设计了一种采用静态RAM的双帧存结构的高速图形显示系统，双帧存的逻辑控制和显示控制器由FPGA实现，基于该系统的双帧存结构，提出了一种实现图形叠加的新方法，该方法通过两幅图形数据分别写入不同帧存的方式，实现两幅图形的叠加．进一步提出了一种实现复杂图形分割成两部分分别生成显示的方法，该方法使图形处理器的图形处理性能加倍．     

一个有效的多边形窗口的线裁剪算法

在已有的一般多边形窗口的线裁剪算法的基础上提出了一个新算法,该算法通过内包围盒的方法,排除大量不与裁剪线段相交的多边形的边,从而降低了求交中复杂度极高的乘除法运算量,保证了算法的快速、高效.     

基于多步法绘制理论的抛物线裁剪算法

基于多步法绘制原理和Brensenham算法，提出一种新的关于抛物线的线性化裁剪算法。该算法首先线性化计算，由给定抛物线生成绘制时所需的两个数组，然后考虑到各种裁剪情况，利用两数组实现抛物线与窗口裁剪线的求交运算，得到相应的裁剪数据，最后再绘制出所求的裁剪图形。     

一个可靠实用的多边形裁剪算法

裁剪是图形学中许多算法的基础，Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ－Ｈｏｄｇｍａｎ多边形裁剪算法简便实用，但常产生退化边界，本文对此做了改进，给出了一个可靠实用的裁剪算法。     

一种改进的边缘填充算法

边缘填充是一类多边形扫描转换算法，算法思路清晰，结构简单。算法的一个不足坚复杂图形的每一象素都要均匀欠Ｉ／Ｏ操作，影响算法的效率。本文对此作了改进，给出的改进算法对象素的访问次数较少，因而有较高的效率。     

不规则多面体相交体积的逐级分解算法

将建筑工程量中沟道、基础扣减量计算等问题,归结为多面体相交交集体积的计算问题,提出了基于计算机图形学的计算不规则多面体相交体积的逐级分解算法.该算法以计算机图形学中的一些基本算法为基础,并改进了其中判断点是否在平面内的交点计数法,导出了计算公式.通过定义分割函数,使该算法无论是对凸多面体还是凹多面体的相交体积计算,都是适用的.以计算机软件实现了该算法,通过实例计算,验证了该算法的正确性.     

用通用显卡加速三维锥束T-FDK重建算法

利用通用显卡实现算法加速是一种适应CT重建特点的重要硬件加速方法。为了提高三维锥束T-FDK算法的重建速度,在对T-FDK算法简单描述的基础上结合显卡特点提出了快速实现T-FDK算法重建的方法。由于显卡的浮点管道比8bit的纹理光栅化管道慢,但是精度高,将两者结合,在力求达到重建速度和图像质量的平衡的基础上实现了该方法。实验结果表明,与经过初步对称性优化后的T-FDK软件算法相比,快速算法达到了27.6倍的时间加速比,从而在保证图像质量的情况下提高了重建的速度。     

二维图形数据的线性四叉树编码方法研究

介绍了二维图形数据的线性四叉树编码数据结构．用该数据结构研究了二维图形数据的四叉树编码的转换、缩放、显示、存储等算法，讨论了二维图形数据由四叉树编码数据转换为光栅扫描显示图形的方法以及用C语言实现二维图形四叉树编码数据结构的各种算法．该算法适用于二维图形数据的四叉树编码数据的压缩存储和各种逻辑图形操作，可节省大量的存储空间，加快图形／图像数据的运算速度，为计算机图形学的压缩编码技术提供了新的研究手段。