学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于CMOS图像传感器的数字高清成像技术研究

作　者: 刘海英
导　师: 曹剑中
学　校: 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）
专　业: 通信与信息系统
关键词: 高清成像技术 CMOS图像传感器 FPGA SDI接口色度空间转换
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 416次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

近年来快速发展的CMOS图像传感器与CCD一样都属于固态成像器件,但CMOS图像传感器具有高集成、功耗低、工艺简单和开发周期短等优点,克服了CCD器件驱动设计复杂、数据读取效率低、帧频低、集成度低、功耗大的固有缺点,已被广泛应用在工业、监控、航空和航天等众多领域,发达国家已经将CMOS图像传感器应用于星敏感器、遥感成像等空间探测、导航领域。本文选用CMOS图像传感器作为光电转换器件,对基于CMOS图像传感器的高清成像系统的工程实现方法进行研究,具有较高的实际应用价值。本论文的主要研究内容有以下几个方面:1)研究了数字高清成像技术的国内外发展现状,以及对CMOS图像传感器的结构、工作原理、技术指标参数等进行了较详细的分析和讨论。2)以典型的CMOS图像传感器IBIS5-A-1300作为成像核心,在对其工作原理及特性参数进行充分分析的基础上,详细论述了基于CMOS图像传感器的高清成像系统的总体设计方案。3)利用一片FPGA实现了整个硬件系统几乎所有的数字功能模块,其主要功能模块如下:√图像传感器的驱动模块。√彩色插值算法与实现。√RGB到YCrCb色度空间转换模块。√串行数字视频合成模块。4)设计了串行数字分量SDI接口。实验证明,该系统工作稳定,功耗低,采集到的图像效果较好。本文最后对系统做了总结,指出不足之处和改进方法。本系统的设计对于开发其它同类系统具有一定的借鉴意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章引言  9-15
  1.1 数字高清成像技术概述及国内外发展现状  9-11
  1.2 图像传感器在空间探测领域的应用概况  11-12
  1.3 CMOS图像传感器的特点及其在相关领域的应用  12-14
    1.3.1 CMOS图像传感器在空间探测领域的应用  12-13
    1.3.2 CMOS图像传感器在军事领域的应用  13-14
  1.4 论文的研究意义和研究内容  14-15
第二章 APS CMOS图像传感器IBIS5-A-1300  15-29
  2.1 APS CMOS图像传感器的简介  15-16
  2.2 APS CMOS图像传感器IBIS5-A-1300  16-22
    2.2.1 IBIS5-A-1300的主要特点  17-19
    2.2.2 IBIS5-A-1300的特性参数  19-20
    2.2.3 IBIS5-A-1300的结构  20-22
      2.2.3.1 芯片结构  20-21
      2.2.3.2 像元单元结构  21
      2.2.3.3 成像核心的操作和相关信号  21-22
  2.3 IBIS5-A-1300图像传感器的两种快门模式  22-27
    2.3.1 卷帘快门(rolling shutter)  22-23
    2.3.2 同步快门(snapshot shutter/global shutter)  23-24
    2.3.3 同步快门多斜率光积分的研究  24-27
  2.4 两种快门模式的电压要求  27
  2.5 IBIS5-A-1300的内部序列发生器和寄存器  27-29
第三章 CMOS数字高清成像系统总体设计方案  29-34
  3.1 系统总体框图  29-30
  3.2 系统流程图  30-31
  3.3 功能模块介绍  31-34
    3.3.1 前端成像部分  31
    3.3.2 系统控制及图像处理部分  31-32
    3.3.3 电源部分  32-33
    3.3.4 后端显示部分  33-34
第四章硬件电路设计与实现  34-48
  4.1 器件选择  34-35
  4.2 硬件电路设计  35-45
    4.2.1 系统电源及复位电路的设计与实现  35-39
    4.2.2 IBIS5-A-1300接口电路的设计  39-40
    4.2.3 APA600 FPGA配置电路的设计  40-42
    4.2.4 LMH0030外围电路的设计  42-45
  4.3 PCB设计  45-48
第五章软件设计与实现  48-72
  5.1 概述  48
  5.2 IBIS5-A-1300时序设计  48-58
    5.2.1 初始化复位模块cmos_init的设计与实现  49-50
    5.2.2 片内寄存器配置模块cmos_interface的设计  50-52
    5.2.3 卷帘快门cmos_rolling_shutter模块的设计  52-54
    5.2.4 同步快门cmos_snapshot_shutter模块的设计  54-58
  5.3 色彩还原模块设计与实现  58-65
    5.3.1 彩色插值算法与实现  58-64
    5.3.2 高清视频数据RGB到YCrCb的色度空间转换  64-65
  5.4 高清串行视频数据SDV的合成  65-70
  5.5 SDI接口控制模块的设计  70-72
第六章实现过程及结果分析  72-76
  6.1 实验仪器与设备  72
  6.2 实验过程  72-73
  6.3 实验结果及分析  73-76
结论与展望  76-78
参考文献  78-81
发表文章目录  81-82
致谢  82-83
附录  83-84

基于CMOS图像传感器的数字高清成像技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文