资源可置换的实时直方图均衡结构设计

杨金功+张文龙+周晓玲

摘 要：直方图均衡是一种有效的空间域图像增强技术，但是它的直接FPGA实现资源需求很大。为解决FPGA硬件资源紧缺的问题，文中提出了一种资源可置换的实时直方图均衡结构。该方法可通过多次比较单纯使用寄存器资源方法、单纯使用RAM资源方法来进行资源置换以缓解资源占用情况，结果表明，该方法能根据具体情况动态调整资源分配，从而有效解决硬件工程设计中资源不足问题。

关键词：直方图均衡；FPGA；资源可置换

中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）08-0039-03

0 引 言

直方图均衡是一种有效的空间域图像增强方法。它通过灰度变换使得图像在每个灰度级上都具有相同多的像素点，以提高图像的对比度。

自原始直方图均衡算法提出以来，由于处理的需要出现了许多改进形式。如自适应直方图均衡（AHE）[1]，对比度受限的自适应直方图均衡（CLAHE）[2]等。这些算法通过拉伸某个特定区域的灰度级动态范围来提高图像质量，很好的改善了图像的视觉效果。目前关于直方图均衡算法的硬件实现方法主要有两种：计数器阵列实现[3，4]和存储器（RAM）阵列实现[5]。但随着算法复杂度的增加，带来的硬件资源消耗也急剧上升[6，7]。这严重影响在芯片上添加其它功能。

本文在考虑到FPGA中寄存器和RAM使用率平衡性的基础上，以原始直方图均衡算法为例，提出了一种资源可置换的实时直方图均衡结构，为解决工程实践中寄存器或RAM资源紧缺提供了一种有效的结构。……