文档介绍：毕业设计(论文)文献综述
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前言部分(阐明课题的研究背景和意义)
图像信息是人类获取的最重要的信息之一,图像的采集和处理在现代多生产发展领域中占有重要的地位。在日常生活中,常用于数码相机、可视电话、多媒体IP电话和电话会议等产品;在工业生产中,图像采集可用于材料分析、锅炉火焰监测等;在生物医学领域,图像采集可以用于B超、CT、病理分析等;在金融领域,图像采集可以用于票证处理,柜员机自动检测等;在航空航天领域,可以用于各种运动目标的自动制导、运动物体的经纬度测定以及夜间侦察等【1】。
对任意一个图像采集系统而言,周围环境的图像信息都是来自于图像传感器。图像传感器获得的原始图像信息的完整性和正确性,对于整个采集系统是相当重要的,直接决定了最终的成像效果。从原始图像到最终形成的真彩色图像的变换过程,称为色彩恢复,又叫颜色插值。颜色差值在图像压缩、解码和数字图像采集系统彩色实时显示方面有着非常重要的应用,在过去二十年中一直是研究热点,同时也产生了大量有价值的插值算法。目前,采用硬件来实现各种图像处理算法,成为了最新的研究热点。因此,充分利用硬件系统并行运算的速度优势,积极开展基于FPGA的颜色插值算法研究,并将其应用到图像采集系统当中,具有重要的理论和现实意义【3】。
随着CMOS工艺的不断发展,它的系统集成度、动态范围、感光度、功耗等性能大幅提高,使得CMOS传感器越来越多的进入不同领域。CMOS传感器的集成度高、体积小、重量轻, 它最大的优势是具有高度系统整合的条件,因为采用数字——模拟信号混合设计,从理论上讲,图像传感器所需的所有功能,如垂直位移、水平位移暂存器、传感器阵列驱动与控制系统(CDS)、模数转换器(ADC)接口电路等完全可以集成在一起,实现单芯片成像,避免使用外部芯片和设备,极大地减小了器件的体积和重量。CMOS-APS使用单一工作电压,功耗低,D的1/10-1/100,还可以与其他电路兼容,具有功耗低、兼容性好的特点。并且CMOS传感器使用与制造半导体器件90%的相同基本技术和工艺,且成品率高,制造成本低,目前用于摄像的50万像素的CMOS传感器不到10美元【2】。
如今,追求高速度成为了图像处理的一个重要发展趋势。由于DSP处理器没有摆脱传统CPU的串行指令执行方式,其图像处理的速度问题一直是一个很难突破的设计瓶颈。随着大规模集成电路(ASIC)以及现场可编程门阵列(FPGA)技术的发展,它们在图像领域的应用越来越广泛。这就使图像采集和处理设计朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展,也为图像采集和处理系统的设计与实现提供了新的方法和思路【2】。
本课题设计基于FPGA的CMOS彩色图像变化IP,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的图像数据转化处理IP,实现Bayer格式到RGB格式的转化的设计,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主题部分(阐明课题的国内外发展现状和发展方向,以及对这些问题的评述)
FPGA是一种高密度的可编程逻辑器件。自从Xil