摄像头SOC芯片的研制 ——控制及图像处理的算法实现

论文摘要

摄像头技术作为一种视频终端技术,随着多媒体技术和网络技术的发展,将在未来的很长时间内得以更广泛的应用,对摄像头芯片的研制就具有很重要的现实意义和研究价值。本文主要研究和介绍了一款适用于PC机上的摄像头控制处理SOC芯片,突出介绍了芯片中的传感器控制功能模块、图像处理功能模块以及仿真测试流程。本文中设计了一个具备良好兼容性的传感器接口模块,能够支持市面上绝大多数的图像传感器,能将各种制式的传感器输出数据统一成相同格式。在芯片内部图像数据的处理均是在RGB或YUV的色彩空间中进行的处理。考虑到与图像传感器做到更好的协同工作,在本文中设计了相应的传感器自动控制功能模块,可以根据当前传感器传过来的图像数据做分析统计处理,自适应地调整控制传感器状态,获得更好的图像效果。这些控制模块包括自动曝光、自动白平衡、自动闪烁检测。摄像头芯片一个重要组成部分就是图像处理部分,本文中加入了多种图像增强处理技术,引入了具有自动增益调节的PEAKING峰化技术,加入了DCTI数字彩色瞬态改善技术,极大的提高了图像的边沿特性。使用了不均匀分段的GAMMA校正方法对图像亮度进行调节。针对较低速的USB传输使用了JPEG图像压缩技术。本文介绍了搭建芯片的整体仿真验证环境,主要是模拟PC主机通过USB总线对摄像头芯片进行收发数据的仿真验证。另外还设计了测试流程环节中的MBIST等自测试性功能模块。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 摄像头芯片现状及趋势
• 1.2 本文的主要工作和成果
• 1.3 本文的章节安排
• 第二章 摄像头芯片工作原理概述
• 2.1 图像传感器
• 2.2 摄像头结构及工作原理
• 2.3 摄像头芯片工作流程
• 2.4 传感器接口设计
• 第三章 传感器图像控制处理
• 3.1 自动白平衡
• 3.1.1 自动白平衡原理
• 3.1.2 自动白平衡的实现
• 3.1.3 自动白平衡的效果图及波形图
• 3.2 自动曝光
• 3.2.1 自动曝光原理
• 3.2.2 传统自动曝光算法及改进
• 3.2.3 自动曝光效果图及波形图
• 3.3 自动闪烁检测
• 3.3.1 闪烁检测算法原理
• 3.3.2 自动闪烁检测的实现
• 3.3.3 闪烁提取
• 3.3.4 快速傅立叶变换
• 3.3.5 闪烁判断
• 第四章 数字图象处理
• 4.1 PEAKING
• 4.1.1 PEAKING 的原理
• 4.1.2 PEAKING 算法及实现方法
• 4.1.3 PEAKING 效果及波形图
• 4.2 GAMMA
• 4.2.1 GAMMA 原理及改进方法
• 4.2.2 GAMMA 效果及波形图
• 4.3 DCTI
• 4.3.1 DCTI 的原理
• 4.3.2 DCTI 的实现方法
• 4.4 JPEG interface
• 4.4.1 JPEG 算法简介
• 4.4.2 JPEG 接口设计
• 第五章 芯片验证与测试
• 5.1 芯片设计流程及方法
• 5.2 仿真验证
• 5.3 FPGA 验证
• 5.4 芯片测试
• 5.4.1 MBIST
• 5.4.2 PHY BIST
• scan'>5.4.3 DFT_scan
• 5.5 芯片版图
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的成果