階層型事前定義コードブックに基づく画像拡大とそのFPGA実装

摘要

高精細な画像拡大のためには，拡大時に失われた高周波成分を推定する必要がある．我々はこれまでに，局所的なエッジパターンに対する低周波成分と高周波成分の関連を予めコードブックとして事前定義しておき，新たに人力された被拡大画像に適用することで高精細な画像拡大が達成できることを提案している．しかしながら，演算量が膨大で実時間処理が不可能であった．本稿では，コードブックを階層構造へ配置することで演算量を削減し，さらに，FPGA実装することで動画像の実時間処理達成を目指す．階層型コードブックでは，変更前の画像拡大と比較して，画像劣化無しに演算量を約40分の1へと削減できた．また，超並列構造とパイプライン処理を併用したデジタルアーキテクチャのFPGA実装により，VGAサイズの画像を約54 fpsの速度で処理できることが分かった．%The codebook based method, which consists of a relationship of high- and low-frequency image components, achieves a high-quality image enlargement with high-frequency component augmentation. However, a codebook search process takes too much calculation time and it is not appropriate for a real-time application such as a moving image enlargement. To solve this problem, we propose a hierarchical predefined codebook to reduce the calculation cost and design a massively parallel and pipelined digital hardware architecture to realize the real-time codebook search. Simulation results show that the proposed method is 40 times faster than the ordinary method, and its FPGA implementation achieves a performance of around 54 fps for VGA size image enlargement.