文档介绍：天津大学
硕士学位论文
CMOS图像传感器白平衡数字处理电路设计
姓名:闫格
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:刘贵忠
20070501
中文摘要图像传感器与啾龋捎谀芙毙虼淼缏泛屯枷裥藕诺那岸朔大与数字化部分以及图像集成于一个芯片内,因此其的发展一直受到业界的高度重视。并且它以其低廉的价格、较好的图像质量、高集成度和相对较少的功耗,在视频监控、多媒体领域得到更加广泛的应用。本文阐述了针对单片图像传感器中数字预处理电路自动白平衡算法模块髓纳杓朴胧迪帧R蛭J堑テ低成杓疲G蟮缏飞杓凭弑腹婺P。资源少,功耗小,以及方便移植等特点。通过对前人提出的自动白平衡算法的仿真比较,兼顾实现复杂度和处理效果两方面因素,本文提出了一种灰色世界和理想反射镜相结合的方法进行颜色校正。两种算法的结合互补,使得本算法的适用范围得到扩展,一定程度上弥补了两种算法各自的不足。使用这种算法不需要存储图像便能完成白平衡增益的计算。为了节约资源和满足实时性,本设计中规划了算法中统计区域和运算区域,并通过状态机控制一个除法器做连续除法运算。为了提高电路的适用频率范围,增强设计的可移植性,在数据处理部分采用了流水线乘法器。为了进一步降低功耗,设计中还采用了隔帧启动白平衡机制。设计采用布枋鲇镅越懈髯幽?榈纳杓疲⒂肕蚔结合的方法生成测试激励源,对设计进行验证。通过在不同色温环境下的测试,本设计对图像偏色有较好的校正效果。关健字:远灼胶饣疑澜缋硐敕瓷渚
,.猰..,珻瓹甀琯..
⋯一虢舐缫黄冢哼月佯日签字日期:霸耭帅未,笾摇恪学位论文版权使用授权书独创性声明或撰写过的研究成果,也不包含为获得苤鲞盘鲎或其他扒、.构的学位或证特授权叁鲞盘茎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检签字日期:贒月,、使用学位论文的规定。本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不信~其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得学位论文作者签名:导师签名:
第一章绪论图像传感器概述的耗电量只有普通腎/笥遥珻饕N侍馐窃诖砜焖俦浠挠跋袷保即互补氧化物半导体,其在微处理器、闪存和专用集成电路的半导体技术上占有绝对重要的优势地位。和谎际强捎美锤惺芄线变化的半导体。枷翊ǜ衅饔捎诹槊舳雀摺⒃肷停鸩匠晌M枷翊ǜ衅的主流。现在市场上所见的大多数数码相机中都采用这种器件。但由于工艺上的原因,敏感元件和信号处理电路不能集成在同一芯片上,造成由枷翊ǜ衅组装的摄像机体积大、功耗大。针对钪饕5挠攀凭褪欠浅J〉纭2幌裼啥ü茏槌傻腃,电路几乎没有静态电量消耗,只有在电路接通时才有电量的消耗。这就使得由于电流变化过于频繁而过热。暗电流抑制得好就问题不大,如果抑制得不好就十分容易出现杂点。与耐枷袷萆璺椒ㄓ泻艽蟮牟畋稹<偕璺直媛饰万像素,那么ǜ衅骺闪万个电荷,扫描的方法非常简单,就好像把水桶从一个人传给另一个人,并且只有在最后一个数据扫描完成之后才能将信号放大。传感器的每个像素都有一个将电荷转化为电子信号的放大器。因此,传感器可以在每个像素基础上进行信号放大;采用这种方法可节省任何无效的传输操作,所以只需少量能量消耗就可以进行快速数据扫描,同时噪音也有所降低。最初的图像传感器,一直没有摆脱光照灵敏度低和图像分辨率低的缺点,图像质量还无法与枷翊ǜ衅飨啾取H绻袰枷翊ǜ衅鞯墓庹樟槊度再提高、叮言肷徊浇档停珻枷翊ǜ衅鞯耐枷裰柿烤涂梢源到或略微超过枷翊ǜ衅鞯乃剑蹦鼙3痔寤⒅亓壳帷⒐牡汀⒓成度高、价位低等优点,如此,图像传感器取代枷翊ǜ衅骶突岢晌J实。实际上,更确切地说,图像传感器应当是一个图像系统。一个典型的图像传感器通常包含:一个图像传感器核心墙ɡ肷⑿藕诺缙蕉嗦反涞揭桓甀.
单一的输出,这与枷翊ǜ衅骱芟嗨,所有的时序逻辑、单一时钟及芯片内的可编程功能,比如增益调节、积分时间、窗口和模数转换器。当一位设计者购买了图像传感器后,他得到的是一个包括图像阵列逻辑寄存器、存储器、定时脉冲发生器和转换器在内的全部系统。与传统的枷裣低诚啾龋颜图像系统集成在一块芯片上不仅降低了功耗,而且具有重量较轻,占用空间减少以及总体价格更低的优点。由于图像传感器的应用,新一代图像系统的开发研制得到了极大的发展,并且随着经济规模的形成,其生产成本也得到降低。现在,图像传感器的画面质量也能与枷翊ǜ衅飨噫敲溃庵饕9楣τ谕枷翊ǜ衅餍酒杓的改进,以及亚微米和深亚