文档介绍：毕业设计(论文)开题报告
题目: 基于FPGA的CMOS彩色图像变化IP设计
专业:电子信息工程
1选题的背景、意义
plementary Metal-oxide-semiconductor,互补金属氧化物半导体)工艺制造的图像传感器。D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【1】。利用FPGA处理数据量大、处理速度快,结合CMOS图像传感器MT9M001和BayerCFA格式图像的特点,设计一种基于FPGA的图像数据转换处理系统,提出用硬件实现Bayer格式到RGB格式转换的设计方案,研究CFA图像插值算法,实现基于FPGA的实时线性插值算法,对Bayer图像格式进行插值恢复全彩色图像,实现从黑白图像还原高清彩色图像。整个设计模块能够满足高帧率和高清晰的实时图像处理,占用系统资源很少,用较少的时间完成了图像数据的转换,从而提高了效率【2】。
FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
目前以硬件描述语言(Verilog或VHDL)所完成的电路设计,可以经过简单的综合与布局,快速的烧录至FPGA 上进行测试,是现代IC设计验证的技术主流。FPGA 上进行测试,是现代 IC 设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路(比如AND、OR、XOR、NOT)或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA里面,这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器(Flip-flop)或者其他更加完整的记忆块【7】。
CMOS图像传感器采集到的都是经过滤波镜片后的Bayer格式马赛克图像,为了恢复丢失掉的色彩信息,必须经过插值计算。随着大规模/超大规模集成电路以及大规模可编程逻辑器件(CPLD/FPGA)的高速发展和广泛应用,实时图像处理也得到了非常迅速的发展。为了提高图像处理的速度,满足系统实时要求,可以用硬件来实现对图像的处理,FPGA芯片便是目标硬件的理想选择之一,同时FPGA的应用也为提高图像处速度提供了新的思路和解决方法【11】。本课题设计基于FPGA的CMOS彩色图像变换IP,
实现Bayer 格式到RGB 格式转换的设计,研究CFA 图像插值算法,实现基于FPGA 的实时线性插值算法,对Bayer 图像格式进行插值恢复全彩色图像,实现从黑白图像还原高清彩色图像。
2相关研究的最新成果及动态
视频便携式摄像机、掌上电脑、PDA和保安设备的巨大需求推动了CMOS图像传感器的广泛应用。其中以APS发展最为迅速,过去工艺中各种不易解决的技术问题现在都能找到相应的解决办法,图像质量得到大大改善,像素规模已由最初的几万像素发展到现在的几百万上千万像素。且CMOS传感器芯片已广泛用于数码相机、保安监控和医疗设备等诸多领域。在低分辨率应用领域中,Pinkhill公司用于娱乐和玩具行业的成像系统,Marshall公司推出的单片照相机,VLSIVision公司生产的用于儿童娱乐即时拍