吴 安 金 西, 杜学亮 张克宁 姚春赫 马淑芬

1(中国科学院强耦合量子材料物理重点实验室(中国科学技术大学物理学院) 合肥 230026)2 (国家专用集成电路设计工程技术研究中心合肥分中心 合肥 230026) (wuan@mail.ustc.edu.cn)

HDR视频算法优化及硬件实现

吴 安1金 西1,2杜学亮2张克宁1姚春赫1马淑芬2

1(中国科学院强耦合量子材料物理重点实验室(中国科学技术大学物理学院) 合肥 230026)2(国家专用集成电路设计工程技术研究中心合肥分中心 合肥 230026) (wuan@mail.ustc.edu.cn)

高动态范围(high dynamic range，HDR)视频算法计算复杂度高，硬件实现需要大量逻辑和存储资源，且现有的算法难以满足高分辨率下的实时性要求.针对上述问题，提出一种优化的HDR视频流水线算法，同时利用FPGA的并行可重构特性，完成该算法的硬件实现.算法首先将相机响应函数内置于FPGA的查找表(look-up table, LUT)中，对3帧低动态范围(low dynamic range， LDR)图像进行合并，转换后的数据通过多路并行流水缓存在FPGA的BRAM中; 然后使用快速的全局色调映射算法将结果实时显示输出.最终算法在Xilinx Kintex-7开发板上实验通过，在120 MHz系统时钟频率下，对于1 920×1 080分辨率的视频流，处理速度达到65 f/s，满足了实时性要求.

现场可编程门阵列；高动态范围视频；色调映射；相机响应函数查找表；辉度图

HDR视频算法广泛应用于视频监控[1]、医疗成像[2]、汽车电子[3]、游戏渲染[4]、嵌入式系统[5-7]等领域.其算法主要包括HDR视频流生成算法、HDR视频编码算法和色调映射算法.区别于HDR图像算法，HDR视频算法要求更高的实时性，其算法在有限资源的硬件平台上实现问题一……