H.264编码器软硬件设计和运动估计算法研究

介绍了基于DSP的H.264编码器实现硬件设计,对其关键部分作了功能说明,给出了基于DSP的软件设计思想,提出了多参考帧的运动估计快速算法--三维菱形搜索法(TDDS).     

基于H.264的帧级码率控制和率失真技术研究

提出了在H.264帧级码率控制模型中引入平均绝对残差(MAD)和系数调整方案,分析了H264标准推荐的率失真算法的不足并给出了仿真信道失真度改进算法.实验结果表明,前者较好地解决了比特分配和跳帧问题,提高了性能增益,后者则有效降低了计算冗余.     

纠错编码原理在E-脉冲法上的应用研究

分析了基本E-脉冲法的缺点。针对缺点提出了一种新的利用纠错编码原理实现的改进E-脉冲法。首先，进行了基本理论推导，在理论推导的基础上，给出了改进E-脉冲法的基本原理以及实现系统方框图。然后，应用该方法进行了模拟仿真实现。利用实验中提供的极点数据，对回波进行纠错，实验结果表明该方法是正确的、有效的。     

双针床经编机沉降机构的设计

根据双针床经编机成圈工艺对沉降片的运动要求,拟定实现机构的结构类型:采用平面六连杆机构近似实现沉降片从动件的一次停歇,后续串联另一组四杆机构近似实现第二次停歇,再串联第四组四杆机构实现沉降片的运动方向和动程大小,整体结构为平面十连杆机构。利用图解法对实现机构进行尺度综合,指出两次停歇时间的长短主要决定第一、二和三级机构中各个杆件的尺度,沉降片的动程大小主要决定第四级机构的尺度。最后举例验证设计方法的可行性。     

基于车辆荷载的露天矿道路边坡稳定性分析

为了研究车辆荷载作用下露天矿道路边坡稳定性,对露天矿道路及车辆特点进行总结,基于极限平衡法推导出车辆荷载作用下的露天矿道路边坡稳定性分析方法,并对安家岭露天矿运输道路进行分析。研究结果表明:端帮道路边坡稳定系数为1.042,内排土场运输道路稳定系数为1.120,中间桥的稳定系数为1.173。将端帮路边坡角降低至70°时,稳定系数提高至1.120,中间桥宽度增大至40 m以上时,稳定性可提高至1.20以上,可满足运输安全要求。     

AKCN-MLWE算法AVX2高效实现

随着量子计算机的快速发展,经典密码系统面临巨大的威胁.Shor算法可以在量子计算机上多项式时间内分解大整数和求解离散对数,而这两类问题分别对应经典公钥密码系统中的RSA和椭圆曲线密码(ECC)所依赖的困难问题,因此可以抵御量子计算攻击的后量子密码近年来受到广泛的研究.格密码是后量子密码中最为高效且拓展性强的一类密码算法,在未来会逐步替代传统公钥密码算法(RSA、ECC等).256位高级向量扩展(AVX2)指令集是英特尔64位处理器中普遍支持的一类单指令多数据(SIMD)指令集,可用于并行计算.但是,由于格密码结构复杂,在支持AVX2指令集的英特尔64位处理器上难以对格密码方案进行高适配的深度优化.AKCN MLWE算法是我国自主设计的基于模格上容错学习(MLWE)问题的格密码密钥封装(KEM)方案,是中国密码学会举办的公钥密码算法竞赛第二轮的获奖算法.本文基于256位高级向量扩展(AVX2)指令集设计了针对AKCN MLWE算法的高效实现方案,包括以下几个关键优化点:针对多项式乘法,本文结合最优的数论变换(NTT)算法,将NTT的最后一层转换为线性多项式并使用Karatsuba算法进行加速计算,大幅提升计算效率的同时减少了预计算表的空间占用;针对取模运算,本文结合了Barrett约减算法和蒙哥马利约减算法的优势,同时采用延迟约减技术降低取模次数;本文针对所有多项式运算均实现了高度并行化,设计了针对多项式压缩与解压缩的并行算法,进一步提升了实现效率.本文设计的AKCN-MLWE算法AVX2高效实现方案在八核Intel Core i99880H处理器上仅需不到0.04 ms即可完成一次完整的KEM(包括密钥生成、密钥封装和密钥解封装),相比于参考实现提升8.84倍,其中密钥生成提升7.07倍,密钥封装提升7.90倍,密钥解封装算法提升11.78倍.本文提出的AKCN MLWE算法AVX2实现方案在相近经典安全强度下性能优于美国国家标准技术研究所(NIST)后量子密码标准化进程第二轮中众多格密码方案(Kyber、NewHope和Saber等).同时,本文设计的部分优化方案可用于提升Kyber、NewHope等格密码方案的性能.     

面向移动设备的国密SM2高效实现研究

SM2的优化实现在x86-64架构上已经得到了充分的研究,但在ARMv8-A架构上的优化仍不充分,为此本工作提出了以下优化方案：针对SM2的模p与模n乘法/平方运算,充分利用p与n的数值特点优化了蒙哥马利模乘;针对模p与模n求逆运算,推导并实现了更快的基于费马小定理的模逆算法;针对固定点与非固定点标量乘法,分别实现了宽度为7与5的窗口算法;针对签名生成过程中s的计算,用一个模n加/减法替换一个模n乘法.将上述优化技术集成到OpenSSL(3.0.0-beta1)中后,在华为云鲲鹏920计算平台上的测试表明,SM2签名性能提升8.7倍;SM2验签性能提升3.5倍.在移动设备树莓派4平台上,SM2的签名性能提高9.7倍;验签性能提高3.4倍.     

基于H.264的多参考帧运动估计快速算法

H．264编码器支持7种块类型在多个参考帧中搜索最佳运动矢量。参考代码采用逐一搜索的方式，极大地增加了计算复杂度。该文根据相邻帧间运动矢量和像素的相关性，将菱形算法扩展到多参考帧情形，提出了一种新的块匹配运动估计算法一三维菱形法。实验表明，该算法在保持高信噪比和低比特率的同时，能有效地降低编码器复杂度。