FPGAを用いた局所的コントラスト強調の実時間処理の実現

摘要

Adaptive histogram equalization (AHE) is a method for the local contrast enhancement. AHE com putes several histograms of intensity values, each corresponding to a distinct region of the image, and uses them to redistribute the intensity values. AHE is very computationally intensive and not acceptable for most applications. In this paper, we propose a method for real-time computation of AHE using an FPGA. In our system, a histogram is generated for each pixel in a image, and the intensity of the pixel is remapped using the histogram. The com putational complexity of this approach is very high, but it can generate smooth enhanced images without using interpolation techniques. By reusing partial histograms by temporarily storing them in on-chip memory banks, and by adding/subtracting all bins in the histograms in parallel, we can achieve real-time processing of HD images using an FPGA.%局所的コントラスト強調法とは，画像の局所領域のコントラストを強調することで細部の可視性を高める技術である.Adaptive histogram equalization（AHE）は局所的コントラスト強調法の手法のひとつである．AHEでは，分割された領域それぞれに対する濃度値ヒストグラムを求め，それをもとに濃度値を再配分する．AHEは計算量が膨大であり，時間的な制約のあるアプリケーションに応用しにくい．本論文ではFPGAを剛、たAHEのリアルタイム処理手法を提案する．我々のシステムでは画像の各ピクセルに対してヒストグラムを生成し，それを用いてピクセルの濃度値を再配置する.この手法では計算量が非常に大きくなるが，補間を用いないなめらかな強調画像を生成することができる.ヒストグラムの一部をFPGA上のメモリーバンクに一時的に保存することによって再利用し，さらにヒストグラム中の全ての濃度値に対して並列に計算を行うことでFPGAを用いてHDサイズ画像のリアルタイム処理が可能となる.この性能はFPGA上のメモリバンクの非常に高いデータ転送能力によって初めて可能となる．