随着卫星遥感技术的发展,遥感影像数据朝着多维、多时相、高分辨率的方向发展,产生的数据规模也呈几何级数增长。在现有的技术条件下,数据传输和实时处理的压力将进一步增大,数据传输困难也将严重影响到信息处理的质量。数据压缩是信息获取与信息传输处理的一项关键技术。另一方面,遥感影像数据的共享服务和应用越来越普遍,在开放的网络环境下,军用或民用的地理空间信息同样面临着安全性和可信性的问题。数据加密技术是保证数据安全传输的重要手段。对遥感影像数据采用有效的加密方法将有力的保证数据的安全性和可靠性。本文针对遥感影像数据传输过程中涉及的压缩算法和加密算法的效率问题展开研究。通过自动识别自定义指令,并利用所识别的扩展指令集来加速遥感影像数据传输过程中压缩类、加密类等算法的运行。本文涉及到的主要算法有JPEG2000、JPEG、AES、RSA等。可扩展处理器能够在设计周期,灵活性,性能以及功耗等方面提供良好的平衡,扩展指令集（自定义指令集合）的自动生成是可扩展处理器设计实现的关键。本文围绕扩展指令集自动生成涉及到的关键技术方法开展一系列研究工作。子图枚举问题和子图选择问题是扩展指令集自动识别过程中涉及的两个关键问题。针对子图枚举过程中的效率问题,论文首先提出了一个高效算法来解决连通凸子图枚举问题。从有向无环图拓扑结构入手,利用有向无环图的拓扑性质及凸子图的单调性,提出BS算法递归地生成所有连通凸子图。该算法还可以灵活地转变为面向加入最大约束的枚举连通凸子图问题。为了提升性能的最大化,提出了最大凸子图枚举算法,该算法采用夹心的方式来枚举最大凸子图,结合了传统的自底向上算法和自顶向下算法的优点,可显著减少搜索空间,实现了快速枚举最大凸子图。为了进一步提升子图枚举过程的效率,引入基于任务预测时间模型的图分割方法,构建和实现了高效的子图并行枚举方法。针对子图选择问题,为了在解的质量和算法运行时间之间做出较好的折中,采用了模拟退火算法、禁忌搜索算法、遗传算法、粒子群算法和蚁群算法等五种不同的元启发式算法,并从解的质量和算法运行时间做出了详细的比较和分析。同时为了加速算法的运行,通过将子图选择问题转换为最大团问题,并对相容图进行分割,构建和实现了并行蚁群算法来进行子图选择。上述工作为高效自定义指令自动识别的实现奠定了基础。最后,通过建立子图枚举问题和子图选择问题对应的约束满足问题模型,采用约束编程方法,有效地解决了子图枚举过程中的约束多样性问题和子图选择过程中的多目标优化问题,并将自动识别的扩展指令集应用于数据加密算法和数据压缩算法,可显著提升数据加密算法和数据压缩算法的性能。通过自动识别自定义指令提升压缩算法和加密算法的性能的研究,将在一定程度上推动可扩展处理器在遥感影像数据压缩及加密方面的广泛应用,具有较好的实用价值。该论文有图46幅,表14个,参考文献125篇。