Dynamikkompresjon av høydynamiske bilder i hardware: Implementasjon av Reinhars Fotoreseptormodell

Abstract

Dagens bildestandarder har 8-bit oppløsning per farge, noe som er lite i forhold til reelle scener man observerer i hverdagen. Det blir stadig sterkere fokus på høydynamisk bildeteknologi, og overgangen fra lavdynamisk til høydynamisk bildeteknologi er spådd å bli like stor som overgangen fra svart-hvitt til fargebilder. Siden man ikke har blitt enige om en standard for lagring og fremvisning av høydynamiske bilder, er fokuset på å komprimere de høydynamiske bildene ned til et lavdynamisk format uten å miste den visuelle informasjonen i bildet. Ved å bruke et vanlig lavdynamisk bildeformat, som for eksempel JPEG, kan de høydynamiske bildene brukes på eksisterende utstyr. I et kamerasystem vil det være ønskelig at denne kompresjonen skjer direkte i kamerabrikken, men det er foreløpig ikke rapportert om noen slike ASIC-løsninger. Denne masteroppgaven tar for seg implementasjonen av en slik ASIC-løsning, og bygger på prosjektoppgaven "Dynamikkompresjon av høydynamiske bilder" som finner den kompresjons-algoritmen som egner seg best til en hardwareimplementasjon. Først analyseres denne algoritmen før den modifiseres for å egne seg bedre til hardwareimplementasjon. Planleggingsfasen har som mål å danne bakgrunn for arkitekturløsningene som skal implementeres. En dynamikkompresjonsalgoritme er bygd opp av aritmetiske operasjoner, og spesielt logaritme er problematisk å implementere i hardware. Logaritme blir derfor viet ekstra oppmerksomhet i analysen, og de forskjellige måtene å implementere logaritme på blir utforsket for å finne den metodikken som egner seg best. Selve arbeidet dokumenteres ved å først skissere de forskjellige arkitekurene gjennom en bottom-up metodikk. Deretter beskrives undermodulene før arbeidet oppsummeres ved å beskrive de forskjellige valgene som er tatt i implementasjonsfasen. Både de visuelle og de fysiske resultatene blir så presentert, og satt i sammenheng med forskjellige applikasjoner for å vurdere om løsningen i denne masteroppgaven er konkurransedyktig. Til slutt oppsummeres diskusjonen ved å konkludere med at løsningen presentert i denne oppgaven er konkurransedyktig på ytelse og overlegen på ressursbruk sammenlignet med eksisterende løsninger. Det er fortsatt noe arbeid som kan gjøres for å perfeksjonere løsningen, og oppgaven avrundes med å beskrive videre arbeid for optimalisering.