图像处理的研究设计及其FPGA实现

论文摘要

CMOS成像系统通常由镜头、图像传感器、图像处理器和电源四部分组成,它的核心部件是CMOS图像传感器和图像处理器。CMOS成像系统作为一种影像系统,它对图像的处理有其特殊的要求,对图像的处理以视觉效果最佳为其目的,这就要求采用处理能力更强大的专用的图像处理器,并需要采用良好的图像处理算法。本文简单介绍了CMOS成像系统的工作原理及其结构,提出了研究图像处理算法的重要性;介绍了图像处理器应具备的的基本功能,详细阐述了如何实现对原始图像的真彩重建、色彩校正、自动白平衡、平滑、对比度拉伸、伽马校正和色彩空间转换、自动对焦等处理。对算法的硬件实现方法进行了较详细的阐述,特别是对自动白平衡处理、自动对焦处理、平滑和直方图均衡处理的实现方法作了详细的说明。最后介绍了图像处理算法的仿真及FPGA功能验证过程。目前,这些算法已经通过了FPGA硬件验证,图像达到了很好的视觉效果。当然,必须在保证高性价比前提下设计算法。总之,数字图像处理器的设计还在不断改进过程中,还存在一些有待解决的问题,会在将来的工作中进一步完善。

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图表索引

摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究的目的及内容

第2章 CIS工作原理及图像处理器总体设计

2.1 CIS工作原理及其结构

2.2 数字图像处理器总体设计

第3章图像处理器算法研究设计

3.1 插值（COLOR INTERPOLATION）

3.1.1 插值算法的基本概念和几种典型插值算法介绍

3.1.2 本文用到的插值算法结构

3.2 色彩校正

3.3 伽马校正

3.3.1 伽马校正的基本概念

3.3.2 硬件实现

3.4 RGB到YCBCR色彩空间转换

3.5 自动白平衡控制

3.5.1 自动白平衡处理的原理

3.5.2 自动白平衡处理的基本方法

3.5.3 本文所作的自动白平衡处理算法

3.6 图像噪声的抑制

3.6.1 去除图像噪声的基本方法

3.6.2 去除噪声的算法及实现方法

3.7 运动图像对比度增强算法

3.7.1 对比度增强的基本原理

3.7.2 对比度增强的基本算法

3.8 自动对焦模块（AUTO FOCUS）

3.8.1 自动对焦的基本原理

3.8.2 算法研究及硬件设计

第4章功能验证及FPGA实现

4.1 验证的一般方法和重要性

4.2 图像处理器算法实现及验证过程

结论

5.1 论文取得的成果

5.2 本课题实际意义及应用前景

5.3 进一步研究工作的展望和设想

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录B 实时图像演示实例

致谢

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