对称扫描四步增量画线算法

直线的生成方法一直是计算机图形学中的基本总是，为此提出一种四步增量算法，该算法中只用到了整数加法运算和左移位运算，大大降低了硬件实现的复杂度，同时有效地提高了速度，易于硬件实现，由于每次可同时画出4个像素，故其效率大约是Bresenham算法的3-4倍，另外，还可根据直线的对称性进行对称扫描变换，以进一步提高效率，在算法中，根据直线的几何特征而采用的二叉树搜索法，使其平均每点判断次数几乎与Bresenham算法相同，而其平均每点迭代次数去远小于Bresenham算法。     

一个椭圆生成算法

分析了部分椭圆生成算法,给出其特点,指出了文献[2]中存在的问题,并在Bresenham算法的基础上提出了一种新颖的椭圆生成算法。该算法设计思想独特,生成椭圆速度快且准确,并且椭圆的两半轴差别越大,生成速度越快。     

二次,三次曲线的增量快速生成方法

各种曲线的生成是计算机图形学的基础。因为一幅图像一般要包含许多曲线段,所以曲线的生成算法要求有很高的效率和速度。对于曲线的生成,其算法大多是针对具体的应用情况的,如Bezier方法需要一些控制顶点,而正负法则是针对隐函数的。对于二次及三次曲线的生成尚无通用且有效的方法,但圆弧却是一种受到深入研究的二次曲线,并已产生了很有效的生成算法。对于二次及三次多项式曲线,如用曲线方程式直接生成,则每生成二次曲线上的一点至少需要二次乘法运算,每生成三次曲线上的一点至少需要三次乘法运算。本文提出了针对二次及三次多项式函数曲线的快速生成算法,可大大提高曲线的生成速度。     

一种高效的整数型椭圆生成算法

对已有的椭圆生成算法进行深入的研究，仔细分析了各种算法的优缺点，并在此基础上，提出一种新颖而实用的椭圆生成算法，与同类算法相比，该算法具有设计思想简单，全部采用整数型运算，并且在转折点问题的处理上有较大突破。     

椭圆的双步生成算法

对已有的圆和椭圆生成算法进行深入研究后,提出了一种双点生成椭圆弧的算法。与同类算法相比,该算法判别式构造简单,具有递推性,且只有整数加减和移位运算。比较结果表明,该算法比现有其他算法具有更快的执行速度。文中算法便于硬件实现。     

逐点生成参数曲线的双步算法

首先介绍参数曲线逐点绘制的现有算法；然后提出一个最佳的步长值并验证了其优于现有算法的步长值，且证明了其最佳性，减轻了取点过密现象。由于已找到了取点数的最佳值，因此对于传统的单步曲线生成算法来说，取点过密问题也只能解决到此程度。为了进一步解决此问题，又提出一个只用整数运算的逐点生成参数曲线的双步算法。该算法的一次循环允许沿曲线向前走两步，使算法所生成的点数减少了一半，最后所绘制的有效点则与单步算法完全相同。加快了算法的速度。实验结果表明，新算法的有效点率几乎达到1，较好地解决了取点过密问题。实验结果还表明，新算法的运行时间也远远少于现有算法。该法对于任何参数曲线都是适用的。     

双曲线的最优生成算法及实现

本文提出了一种双曲线的最优生成算法。该算法的运算最小，几何参数容易控制。理论分析及实验结果表明了该算法的高效性。     

阿基米德曲线和渐开线的逐点生成算法

阿基米德曲线和渐开线广泛应用于工程绘图中，但目前对这类曲线的生成算法的研究却很少，尤其是逐点生成算法。文中提出新的该类曲线的逐点生成算法，在逐点生成中找到一种有效的步长求取方法；在迭代过程中避免了三解函数的运算，每步仅需两次乘法，并且充分利用对称性，只计算一个八分象限的点。在整个运算过程中保证误差在√2/2象素之内。     

实时图像生成系统显示处理算法及其硬件实现

本文总结了一个实时计算机图像生成系统中象素处理器的设计，该系统已投入使用。我们从技术要求，体系结构设计数据结构及算法，硬件实现要点等方面，详细讨论了该系统的设计和实现。     

基于六角网格的椭圆快速生成算法

大多数图形生成算法均是针对方形网格系统,即直角坐标系,而研究表明,屏幕上的网格点最佳分布是按六角网格分布的,本文就椭圆在六角网格的生成,提出了一个快速有效的并行算法。算法中全部采用了整数型运算。     

后量子加密算法的硬件实现综述

现有的密码体制大多基于RSA、ECC等公钥密码体制,在信息安全系统中实现密钥交换、数字签名和身份认证等,有其独特的优势,其安全性分别依赖于解决整数分解问题和离散对数问题的难度。近年来,随着量子计算机的快速发展,破解上述数学问题的时间大幅减少,这将严重损害数字通信的安全性、保密性和完整性。与此同时,一个新的密码学领域,即后量子密码学应运而生,基于它的加密算法可以对抗量子计算机的攻击,因此成为近年来的热点研究方向。2016年以来,NIST向世界各地的研究者征集候选抗量子密码学方案,并对全部方案进行安全性、成本和性能的评估,最终通过评估的候选方案将被标准化。本文比较了NIST后量子密码学算法征集(第2轮、第3轮)的各个方案,概述目前后量子加密算法的主要实现方法:基于哈希、基于编码、基于格和基于多变量,分析了各自的安全性,签名参数及计算量的特点以及后期的优化方向。PQC算法在硬件实现上的挑战其一是算法规范的数学复杂性,这些规范通常是由密码学家编写的,关注的重点是其安全性而非实现的效率,其二需要存储大型公钥、私钥和内部状态,这可能会导致不能实现真正的轻量级,从而降低硬件实现的效率。本文重点介绍了目前后量子加密算法的硬件实现方式,包括PQC硬件应用程序编程接口的开发,基于HLS的抽象实现和基于FPGA/ASIC平台的硬件实现。PQC方案的硬件化过程中不仅需要算法的高效实现,同时需要抵抗针对硬件结构的侧信道攻击。侧信道攻击可以通过来自目标设备泄露的相关信息来提取密码设备的密钥。本文讨论了后量子加密算法在具体实现和应用中受到侧信道攻击类别和防御对策。     

AES算法的硬件实现分析与设计

分析了AES算法的结构特点,对算法的不同硬件实现方式进行了对比分析,分析结果表明,不同的实现方式在算法应用模式支持、运行频率、资源占用、吞吐量方面各有优缺点,需要根据具体应用需求采用合适的实现方式。对AES算法不同实现方式的分析以及提出的设计结构对于其他类似的分组密码算法实现也具有参考价值。     

硬件平台上的HEED实现及其性能分析

为研究无线传感器网络中的分簇算法性能,在基于TinyOS操作系统的硬件平台上实现混合能量高效分布式分簇(HEED)算法。针对分簇后形成的树状网络拓扑给出相应路由协议和MAC协议。实验结果表明,当网络节点分布均匀时,HEED算法能形成较好的网络拓扑,当网络节点分布不均匀时,性能明显下降,给出的路由协议和MAC协议能保证节点达到较低的能量占空比,从而延长网络生存周期。     

一种图形光栅的硬件实现算法

提出了一种面向嵌入式平台的图形光栅的硬件实现算法。将三角面包围盒内的像素分成多个规则像素块,在像素块基础上进行扫描转换和像素插值以及透视校正。在对算法做了大量优化后,用FPGA(现场可编程门阵列)对算法进行了实现和验证。与传统的光栅算法相比,提出的算法提高了像素命中率,减小了计算复杂度,降低了硬件成本。验证结果表明,算法渲染的图形质量达到OpenGLES 1.1渲染效果;在一般场景下的渲染速度达到30帧/秒,满足实时渲染要求;在Xilinx FPGA Vertex2P xc2vp30-7ff89上的综合资源为5 545个Slice,硬件消耗较小。     

SAW 无线传感器的高精度信息提取及硬件实现

在无线声表面波传感器系统中,由于模拟正交解调电路调整等方面I、Q两通道间幅度一致性和两路本振信号不完全正交,或双路A／D特性不一致,而使在传感器信息提取时相位检测误差较高,为高精度提取SAW传感器信息,提高传感器的测量精度和灵敏度,本文利用中频采样,使得A／D变换的采样通道数由传统模拟式I、Q检波时的双通道变为中频直接采样的单通道,并在数字域中利用Hilbert法对信号进行正交检波,从而提高了相位检测精度,此外,给出了系统的硬件实现。     

SURF算法并行优化及硬件实现

加速鲁棒特征(SURF)算法计算复杂度高、硬件实现需要大量的逻辑和存储资源,且描述符构建过程难以并行实现、无法满足实时性要求.针对上述问题,提出一种SURF算法的并行优化方法,并给出基于FPGA器件的硬件实现方法.首先采用圆形特征区域和径向梯度变换等方法实现旋转不变性,达到取消主方向计算和特征区域旋转的目的,实现SURF算法从积分图像计算到描述符生成的全过程并行优化;然后基于FPGA器件,采用多存储器和多路并行流水结构实时实现SURF优化算法.对比实验结果表明,SURF优化算法的匹配性能与SURF算法相当,虽然匹配点数比SURF算法低5%~20%,但匹配正确率比SURF算法高5%~10%;SURF优化算法硬件实现仅采用13.5MHz的时钟,对于分辨率为720×576的视频流,处理速度达到25帧/s,满足了实时性要求.