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数码相机处理器设计及系统集成研究

周荣政  
【摘要】:论文详细分析和讨论了数码相机处理器的设计原理和实现方法,对处理器中的核心功能进行了探讨和研究,并进行了系统集成。 论文首先讨论了数码相机系统的基本构成,并着重讨论了图像采样和处理的原理。然后,研究重点集中在数码相机处理器的三个主要功能上:结构设计,图像处理和图像压缩。论文对这三个问题均进行了深入研究,并给出了创新结构、改进算法以及设计实现。最后,论文结合两个数码相机处理器的设计过程,对SoC设计方法进行了深入研究,并给出了芯片的测试结果。 在处理器结构的设计中,论文提出了一种新颖的、基于DMA总线的数码相机处理器结构,该处理器针对数码相机系统进行了优化,兼顾了总线带宽、系统性能和灵活性,能够有效地实现基于IP核的数码相机处理器。 在图像处理方面,论文分别对前处理和后处理两个阶段,进行了深入研究。在前处理阶段,论文提出了一种改进的、自适应自动曝光、自动聚焦和自动白平衡算法,在加快算法速度的同时保证计算精度,对实际的应用具有很大意义。在后处理阶段,论文实现了包括内插、白平衡、伽玛校正、色彩校正、色空间变换和边界增强等功能在内的实时图像处理器流程。 在图像压缩方面,论文讨论了JPEG和JPEG2000 IP核的设计。论文从数码相机的应用出发,讨论了基本算法,定义了合适的体系结构,并指出了JPEG和JPEG2000设计过程中一些值得注意的地方。测试结果表明,设计的IP核功能正确,并达到一定的性能。 最后,论文讨论了SoC设计方法,特别是IP核的设计流程,并结合芯片的设计过程讨论了SoC设计中比较典型的问题,包括设计的可综合性、时序优化、可测性设计、低功耗设计等方面,并运用上述设计方法设计了一个基于JPEG IP核的CCD数码相机处理器,以及一个基于JPEG2000的CMOS数码相机处理器。测试结果表明,设计达到了国际同类设计的水平。


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