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基于CMOS图像传感器的成像技术与处理方法研究

梁飞  
【摘要】: CMOS图像传感器是一种采用CMOS(Complementary Metal-oxide-semiconductor,互补金属氧化物半导体)工艺制造的图像传感器。相比于CCD器件,具有集成度高、功耗低、体积小、工艺简单、开发周期短等优点,近年来在工业、监控、航空和航天等众多领域显示出强劲的发展势头。本文重点研究了基于CMOS图像传感器的成像系统的软、硬件设计及数字图像处理算法的实现。 本文首先阐述了CMOS图像传感技术的理论基础,介绍了CMOS图像传感器的工作原理、性能指标,进一步介绍了高分辨率大面阵的CMOS图像传感器的内部结构、特性参数,以及CPLD和DSP器件的结构性能。在此基础上,本文提出了基于CMOS图像传感器的成像系统整体设计方案,详细阐述了成像系统设计思想及实现方案。软件设计包括:CMOS图像传感器寄存器配置、图像解码器、地址译码器、时序逻辑控制及寄存器控制。其中,CMOS图像传感器寄存器配置要遵循SCCB总线协议。在硬件设计上,系统采用CPLD+DSP的平台结构,提高处理速度,丰富控制功能,实现一个高性能的成像系统,在实际电路测试中,该硬件系统稳定可靠。 在图像处理部分,由于本文设计的成像系统采集到的图像是原始RGB贝尔阵列格式图像,每个像素只有一个色彩分量,相邻像素间色彩跳跃大,特别是在边缘区域有模糊和马赛克现象,针对现象产生的原因,本文提出了一种新的自适应插值算法,首先对图像进行边缘检测,分割出平滑区域和边缘区域,面向平滑区域采用双线性插值算法,面向边缘区域采用边缘区域的自适应插值算法,有针对性的去除马赛克现象,突出边缘特征,由实验结果可见,视觉效果较好。最后本文给出了实验结果分析,并对本文工作进行了总结和对今后工作的展望。


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