论文摘要
近年来快速发展的CMOS图像传感器与CCD一样都属于固态成像器件,但CMOS图像传感器具有高集成、功耗低、工艺简单和开发周期短等优点,克服了CCD器件驱动设计复杂、数据读取效率低、帧频低、集成度低、功耗大的固有缺点,已被广泛应用在工业、监控、航空和航天等众多领域,发达国家已经将CMOS图像传感器应用于星敏感器、遥感成像等空间探测、导航领域。本文选用CMOS图像传感器作为光电转换器件,对基于CMOS图像传感器的高清成像系统的工程实现方法进行研究,具有较高的实际应用价值。本论文的主要研究内容有以下几个方面:1)研究了数字高清成像技术的国内外发展现状,以及对CMOS图像传感器的结构、工作原理、技术指标参数等进行了较详细的分析和讨论。2)以典型的CMOS图像传感器IBIS5-A-1300作为成像核心,在对其工作原理及特性参数进行充分分析的基础上,详细论述了基于CMOS图像传感器的高清成像系统的总体设计方案。3)利用一片FPGA实现了整个硬件系统几乎所有的数字功能模块,其主要功能模块如下:√图像传感器的驱动模块。√彩色插值算法与实现。√RGB到YCrCb色度空间转换模块。√串行数字视频合成模块。4)设计了串行数字分量SDI接口。实验证明,该系统工作稳定,功耗低,采集到的图像效果较好。本文最后对系统做了总结,指出不足之处和改进方法。本系统的设计对于开发其它同类系统具有一定的借鉴意义。
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摘要Abstract第一章 引言1.1 数字高清成像技术概述及国内外发展现状1.2 图像传感器在空间探测领域的应用概况1.3 CMOS图像传感器的特点及其在相关领域的应用1.3.1 CMOS图像传感器在空间探测领域的应用1.3.2 CMOS图像传感器在军事领域的应用1.4 论文的研究意义和研究内容第二章 APS CMOS图像传感器IBIS5-A-13002.1 APS CMOS图像传感器的简介2.2 APS CMOS图像传感器IBIS5-A-13002.2.1 IBIS5-A-1300的主要特点2.2.2 IBIS5-A-1300的特性参数2.2.3 IBIS5-A-1300的结构2.2.3.1 芯片结构2.2.3.2 像元单元结构2.2.3.3 成像核心的操作和相关信号2.3 IBIS5-A-1300图像传感器的两种快门模式2.3.1 卷帘快门（rolling shutter）2.3.2 同步快门（snapshot shutter/global shutter）2.3.3 同步快门多斜率光积分的研究2.4 两种快门模式的电压要求2.5 IBIS5-A-1300的内部序列发生器和寄存器第三章 CMOS数字高清成像系统总体设计方案3.1 系统总体框图3.2 系统流程图3.3 功能模块介绍3.3.1 前端成像部分3.3.2 系统控制及图像处理部分3.3.3 电源部分3.3.4 后端显示部分第四章 硬件电路设计与实现4.1 器件选择4.2 硬件电路设计4.2.1 系统电源及复位电路的设计与实现4.2.2 IBIS5-A-1300接口电路的设计4.2.3 APA600 FPGA配置电路的设计4.2.4 LMH0030外围电路的设计4.3 PCB设计第五章 软件设计与实现5.1 概述5.2 IBIS5-A-1300时序设计init的设计与实现'>5.2.1 初始化复位模块cmosinit的设计与实现interface的设计'>5.2.2 片内寄存器配置模块cmosinterface的设计rollingshutter模块的设计'>5.2.3 卷帘快门cmosrollingshutter模块的设计snapshotshutter模块的设计'>5.2.4 同步快门cmossnapshotshutter模块的设计5.3 色彩还原模块设计与实现5.3.1 彩色插值算法与实现5.3.2 高清视频数据RGB到YCrCb的色度空间转换5.4 高清串行视频数据SDV的合成5.5 SDI接口控制模块的设计第六章 实现过程及结果分析6.1 实验仪器与设备6.2 实验过程6.3 实验结果及分析结论与展望参考文献发表文章目录致谢附录
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