영상 품질 개선을 위한 FPGA 기반 고속 히스토그램 평활화 회로 구현 (FPGA-based Implementation of Fast Histogram Equalization for Image Enhancement)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보통신학회
· 수록지 정보 : 한국정보통신학회논문지 / 23권 / 11호 / 1377 ~ 1383페이지
· 저자명 : 유상문

초록

영상 품질 개선을 위해 사용되는 히스토그램 평활화 알고리즘은 하드웨어 회로로 구현되면 소프트웨어로 구현된 경우보다 작업 속도 면에서 성능이 훨씬 뛰어나다. FPGA를 이용한 히스토그램 평활화 회로 구현에 대부분의 최신 FPGA에 포함된 곱셈기 회로와 상당량의 SRAM을 이용하고, 파이프라인을 적용하면 히스토그램 평활화 회로의 전체적인 동작 성능을 높일 수 있다. 본 논문은 이와 같은 방법을 적용하여 8비트 심도를 갖는 흑백 영상에 대해 히스토그램 평활화 작업을 고속으로 수행 가능한 FPGA 구현 방법을 제안한다. 제안된 회로는 FIFO를 이용하여 한 개의 영상에 대한 평활화가 진행되는 동안 다음 영상에 대한 히스토그램 계산을 수행할 수 있다. FIFO를 이용한 일부 작업의 시간적 중첩과 내장된 곱셈기 회로 그리고 파이프라인 적용 효과로 회로의 전체적인 성능은 대략 매 클럭마다 한 개의 화소에 대해 히스토그램 평활화를 수행할 수 있다. 그리고 영상을 분할하여 히스토그램 평활화 작업의 일부를 병렬 처리하면 그 성능을 속도 면에서 거의 두 배로 향상할 수 있다.

영어초록

Histogram equalization is the most frequently used algorithm for image enhancement. Its hardware implementation significantly outperforms in time its software version. The overall performance of FPGA-based implementation of histogram equalization can be improved by applying pipelining in the design and by exploiting the multipliers and a lot of SRAM blocks which are embedded in recent FPGAs. This work proposes how to implement a fast histogram equalization circuit for 8-bit gray level images. The proposed design contains a FIFO to perform equalization on an image while the histogram for next image is being calculated. Because of some overlap in time for histogram equalization, embedded multipliers and pipelined design, the proposed design can perform histogram equalization on a pixel nearly at a clock. And its dual parallel version outperforms in time almost two times over the original one.

참고자료

· 없음