WIST:基于三维查找表的SM4算法新型白盒设计

随着密码攻击方式更加多样、隐蔽且破坏性更强,密码分析者可能拥有越来越多的攻击权限与攻击能力,甚至能够获取算法的内部结构.为了更有效保护密钥,本文提出一种基于三维查找表的白盒SM4密码算法实现方案WIST.首先将SM4分组密码算法的线性变换用矩阵表示,设计了能对密钥信息进行隐藏保护的三维查找表,利用输入编码和输出编码对查找表混淆处理,同时采用仿射函数作为外部编码,完成了SM4算法的白盒化实现,并验证了此算法的正确性.效率分析表明WIST占用内存空间适中,具有较高安全性;安全性分析表明WIST能抵抗BGE攻击、MGH攻击、侧信道攻击、线性攻击与差分攻击等常见攻击类型.WIST可以在白盒攻击环境下更好地保护密钥信息.

基于三维查找表的颜色校正研究

颜色校正技术能够有效地提高迷彩仿造效果,运用光谱反射率重建等方法可实现颜色初步校正,但由于存在信息损失,必须采用构建三维查找表等方法进一步对颜色进行校正,以达到仿造要求。本文以自制115块沙土色色板颜色信息为训练样本,运用最大熵估计、四面体插值、立方体插值等三种不同方法构建CIE1976L*a*b*均匀颜色空间的三维查找表,按照分割-重构-插值的步骤实现待校正颜色向真实颜色的转换,并进行色差验证。研究表明,运用三维查找表进行颜色校正后,色差明显减小,基本满足仿造要求。

基于分段查找表的高速FIR滤波器的设计实现

提出了一种基于分段查找表的高速FIR滤波器的实现结构,该结构可应用于任意阶数的高速FIR滤波器设计中。采用分段查找表代替传统的乘法器、在加法输出级中插入流水线,以提高滤波器的工作速度;同时,通过数据预处理和查找表复用技术,降低了硬件开销。该设计方法已应用于射频识别超高频阅读器接收端的低通滤波器设计中,性能经Altera Stratix II FPGA测试后,可得到最高工作频率为170.44 MHz,比传统结构的提高了96.44 MHz,且硬件资源消耗较少,约为传统结构的三分之一。

基于色彩分类的查找表图像逆半调方法

将灰度图像的查找表逆半调算法扩展到彩色图像的逆半调,虽然考虑了彩色图像中三通道的色彩相关性,但简单地以半调值为索引值向映射表中添加连续值,不仅使映射表中的数据不够真实,也使得逆半调图像质量受半调噪声影响而降低。为此,提出一种色彩分类存储的查找表彩色图像逆半调方法,它首先从连续图到半调图对像素值进行色彩配比,然后判断配比值:若两值的色彩配比值相等或相近,则以半调值为索引,将连续值存入查找映射表中;若不相近,则将该值存入一个替补表中,作为查找表估值的依据。实验证明,色彩分类的查找表图像逆半调效果图的视觉效果比查找表彩色图像逆半调效果图的好,且其峰值信噪比、色彩还原程度、色彩倾向值均高于查找表方法所得值。

基于混沌查找表的单向Hash函数构造算法

提出一种基于混沌查找表的单向Hash函数构造算法。该算法通过控制符更新的混沌查找表将明文信息映射为查找表中的数据,置换出相应的信息后按照一定的规则提取长度为128 bit的Hash值。理论分析和仿真结果证明,该算法具有较好的单向性、混乱与扩散性以及抗碰撞性,满足单向Hash函数的各项性能要求。

查找表联合记忆效应补偿技术的宽带自适应预失真算法

为了能够对记忆型功率放大器线性化处理,并能一定程度克服其记忆效应,该文介绍一种自适应数字预失真器。该数字预失真器采用查找表与记忆效应补偿技术相结合的方法,并且利用内插值方法有效减小了查找表幅度量化过程产生的误差。相比记忆多项式预失真器,这种预失真器的计算复杂度较小,却能够得到与其相近的线性化效果。基于功率放大器记忆多项式模型,利用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)宽带信号验证该文提出的预失真器对记忆型非线性功率放大器的良好线性化效果。

基于查找表和Newton插值算法的正余弦函数的FPGA实现

正余弦函数在任意次谐波电流的无锁相环ip-iq检测法中有着重要应用。提出了一种基于查找表和Newton插值算法相结合的正余弦函数的实现方法,给出了具体计算公式和RTL级方框图;与查表法和CODIC算法相比,该方法所需时钟周期少(只需120个时钟周期),精度高(可达±1LSB),占用资源少(只需483个LE单元)。在Altera公司的Cyclone系列FPGA器件EP1C6Q240C8上完成了硬件验证,最终应用到某谐波检测ASIC设计中。

高分2号图像业务化大气校正查找表的设计与实现

为实现高分2号图像(GF2)业务化大气校正,利用矢量6S模型(6SV)将辐射传输散射与吸收进行分离计算,其中散射部分采用涵盖各种大气模式、气溶胶类型、成像几何等条件下的大气校正查找表(look-up tables,LUTs)表示,大气吸收部分采用6SV拟合计算的6种大气模式下大气透过率的经验公式表示,这种处理有效简化了查找表大小.在内存4 GB、主频3.10 GHz条件下,通过比较基于本查找表方法和基于FLAASH大气校正软件对北京地区一景GF2数据处理.结果表明:以6SV模型直接大气校正法结果作为真值,两者的绝对误差分别为0.8%和2.6%,处理时间分别为77 s和240 s,该大气校正查找表在处理精度和效率更加适合业务化大气校正.

针对HY-1A CCD数据处理的瑞利查找表

在海洋水色遥感中,瑞利散射占大气顶(TOA)处测量信号的绝大部分,作为大气修正的第一步,必须精确计算瑞利散射的贡献,并从总信号中去除。本文针对HY-1A CCD传感器的波段设置,利用6S模型计算了不同情况下的瑞利反射率;基于计算结果,分析了瑞利反射率的特征,包括大气类型的影响、波长的影响,以及宽波段设置带来的波段平均效应的影响等;构造了针对HY-1A CCD的瑞利反射率查找表,并应用于实际卫星数据处理,初步评估了方法的有效性。

基于多重查找表的太赫兹波段卷云微物理参数的反演方法

太赫兹波长和典型卷云冰晶粒子尺度处于同一量级,是理论上遥感卷云微物理参数(粒子尺度和冰水路径)的最佳波段.结含183,325,462,664,874 GHz通道的辐射传输特性,通过通道亮温差、亮温差斜率等五个参数量化粒子尺度和冰水路径对太赫兹辐射光谱的影响,基于加权最小二乘法建立了多重查找表反演卷云微物理参数的方法,并通过模拟数据序列进行了理论反演误差分析.结果表明:多重查找表反潢方法可实现粒子尺度50—500μm和冰水路径10—500 g/m^2范围内卷云微物理参数稳定、有效的反演.与只采用亮温差特征或亮温差斜率特征相比,粒子尺度的反演误差分别降低了68.78%和60.28%,冰水路径的反演误差则分别降低了78.17%和49.01%.对反演结果进行不确定度分析表明,粒子尺度和冰水路径的不确定度与粒子尺度和冰水路径的大小相关,冰水路径的不确定度分布在0—15 g/m^2范围内,粒子尺度的不确定度分布在0-20μm范围内.研宄结果对于进一步发展太赫兹波被动遥感卷云技术、提高卷云参数的反演精度具有重要借鉴意义.

FPGA高性能查找表的设计与实现

从电路角度探讨了查找表(LUT)实现原理,基于双相不交叠时钟,设计实现了一种LUT,能高效地完成移位寄存器与RAM的功能扩展。基于SMIC0.25μmCMOS工艺优化设计了对应的版图,给出了相应的HSPICE仿真结果。此电路结构增强了逻辑块的性能,提高了FPGA的整体效率与灵活性,已被应用于FPGA的设计中。

基于DEM和查找表的高分辨率机载SAR图像正射校正

提出基于DEM和RD模型来模拟SAR图像,并以此为基础创建与DEM地理坐标相一致的查找表,将模拟成像过程中DEM地理坐标与SAR图像坐标之间的RD模型映射关系采用查找表记录。经模拟图像与真实图像的精确配准,DEM所在的空间三维坐标与真实SAR图像二维坐标实现了关联。试验结果表明,该方法无需地面实测控制点便能有效地正射校正高分辨率机载SAR图像,并且平面位置与DEM完全一致,精度在一个像素以内。

基于线性分类器的混合空间查找表颜色分类方法

提出了一种基于线性分类器的混合颜色空间查找表颜色分类方法,该方法主要解决颜色查找表分类方法的区分能力受颜色空间选择、阈值确定等因素影响而难以区分近似颜色的问题。将模式识别中的线性分类器思想应用于颜色查找表映射关系的建立,并通过同时使用HSI空间与YUV空间的方法提高查找表对近似颜色的区分能力。实验结果表明,基于线性分类器的混合空间查找表颜色分类方法具有查找表建立原则简单、效果直观的特点,并且对近似颜色有较强的区分能力,适用于彩色图像的快速颜色分割。

彩色输出设备特征化的三维查找表方法

设备的特征化是色彩管理的关键。给出了一种构建常用数字影像硬拷贝输出设备特征化三维查找表的方法。在RGB数字空间中均匀采样,并进行数据的虚拟扩充;经四面体线性插值技术,建立了由C IEL*a*b*到RGB变换的特征化三维查找表。对3种类型6个不同设备的实验表明,四面体线性插值技术同样适于采样数据的虚拟扩充;由扩充后的采样数据得到的33×33×33尺寸的三维查找表,转换色差较使用未扩充的采样数据得到的17×17×17尺寸的查找表有了明显降低。在其中一个输出设备上对实际影像进行了应用,变换后的影像色彩得到有效校正。

用查找表和极坐标反投影法实现计算机断层扫描快速重建

为了在普通PC机上实现计算机断层扫描 (CT)快速重建 ,提出了利用查找表和极坐标反投影快速重建方法。该方法首先在极坐标系下利用查找表实现快速反投影 ,然后将极坐标反投影数据映射到笛卡尔坐标系中 ,在此过程中 ,又一次运用查找表技术实现快速插值 ,有效地节约了时间。计算机仿真结果表明 ,该方法不但大大提高了重建速度 ,而且重建质量与传统卷积反投影相当 ,尤其当重建图像尺寸较小时 。

采用查找表的超四色打印光谱色彩校正方法

为解决多光谱图像打印输出时的色彩校正问题,提出一种采用查找表进行打印光谱色彩校正的方法.首先在超四色打印机色空间规则采样并测量采样点的光谱值,将光谱值变换至一个低维空间,建立正向查找表;然后在低维光谱空间中采样,运用非线性优化技术确定采样点在打印机色空间中的映射点,根据采样点确定优化参数来提高优化精度和时间效率,建立反向查找表;最后采用高维线性插值方法,在正向和反向查找表中插值以实现打印光谱色彩校正.实验结果表明,在相同的仿真环境下,新方法与常用的建立光谱打印色彩校正模型法相比,在正向校正的色度精度和光谱精度上分别提高了40%和44%,在反向校正精度上分别提高了51%及41%,且反向校正的时间效率提高了96%.

八向对称重用策略降低全景图像查表展开法查找表空间

为解决全景图像查表展开法所需查找表空间过大问题,提出八向对称重用的策略.首先,把展开前圆环状全景图像看作一系列同心圆环,沿圆心将这些圆环均匀划分成八个对称的扇形区域.然后,利用空间几何对称性原理,建立八个区域中像素点之间的对称变换关系,这样只需保存一个扇形区域的全景变换像素坐标映射结果,从而将查找表存储空间降低为原来的八分之一.嵌入式应用实验表明,与传统的全景图像查表展开方法相比,所提出方法不仅将所需查找表存储空间降低了8倍,而且将全景图像展开速度平均提高2.74倍.

基于压缩查找表的高精度正弦信号生成算法

使用直接数字频率综合(direct digital synthesizer,DDS)技术生成正弦信号时,幅度精度与查找表容量两个条件相互制约,由于容量限制,高精度需要的超大容量查找表在实际中往往无法实现。针对该问题,提出了一种基于压缩查找表的高精度正弦信号生成算法。首先,推导了DDS输出信号精度与查找表容量的关系,为查找表的设计提供了理论依据。然后,依据精度需求构造了一种高效的压缩查找表,给出了查找表容量与压缩比的关系。最后,给出了算法的实现流程,通过仿真验证了信号精度及压缩比,信号幅度为106,精度为10-5时,压缩比达到107倍。

利用查找表的动态载波环路增益控制算法

传统的全球卫星导航接收机,由于跟踪环路带宽是固定的,很难在环路动态性和噪声抑制方面达到平衡。针对该问题,本文提出了一种利用查找表的动态载波环路增益控制算法。该算法根据载体运动场景,以二级等差数列对环路增益调节量变化范围进行非均匀量化,建立环路的增益调节量查找表,实现对环路增益和带宽的动态调节。通过Matlab软件接收机进行了测试,测试结果表明:该算法有较好的动态适应性,能显著减少瞬态信号带来的误差跟踪时间,并能有效抑制噪声,在环路动态性和噪声抑制方面达到了较好的平衡。

基于三维查找表的RGB到XYZ颜色空间转换的研究

在分析三维查找表算法基本原理的基础上,采用Matlab编程建立了RGB到XYZ颜色空间的转换模型,并实验比较了4种插值算法的模型精度。研究结果表明:转换模型的转换精度较高,效果理想,且随着RGB颜色空间被划分的越细小,转换精度会越高。