視頻信號預處理IP的硬件實現(xiàn)與軟件驗證.pdf

1、隨著便攜式電子設備的普及，數(shù)碼照相已經深入到人們的日常生活中，而消費者對高品質圖像的追求，也推動了圖像傳感器制造工藝的快速進步。近年來，消費類電子設備上圖像傳感器的分辨率不斷被刷新，500萬和800萬像素的圖像傳感器已經成為中低端消費類電子設備的標配，高端消費類電子設備上的圖像傳感器已經可以達到1600萬像素。圖像傳感器分辨率的增大造成了圖像數(shù)據(jù)量的增加，為了降低數(shù)據(jù)量增加帶來的影響，圖像傳感器制造商更多地選擇Bayer Raw格式作為

2、圖像傳感器的輸出，而出于對成本因素的考慮，芯片設計業(yè)者也傾向于將視頻信號預處理單元集成在SoC上。
　　現(xiàn)在，視頻信號預處理的流程都已經十分成熟，主要包括伽瑪校正、噪聲去除、壞點去除、CFA插值、白平衡等步驟?；诋a品規(guī)格要求，本文只是對伽瑪校正、自動白平衡和CFA插值進行研究并實現(xiàn)。對于伽瑪校正，本文介紹了伽瑪校正的概念和作用，研究了伽瑪校正中的指數(shù)運算在硬件中如何實現(xiàn)的問題，并在文中提出了一個查找表和分段折線相結合的方法，可以

3、大大減少硬件開銷。對于白平衡，本文介紹了白平衡的概念和作用，分析了灰度世界算法、完美全反射算法和正交組合算法，然后在Nakano的算法基礎上提出了改進算法，并用主觀評價法對以上算法進行了評估，最后介紹了基于改進算法的硬件實現(xiàn)方法。對于CFA插值，本文介紹了CFA插值的概念和作用，研究了經典的雙線性插值算法，還有一些加入了對圖像邊緣進行判斷的算法，比如，一階微分邊緣插值算法、二階微分邊緣插值算法和Adams-Hamilton自適應插值算法

4、，然后對Adams-Hamilton自適應插值算法進行了一些改進，并用主觀評價和 PSNR客觀評價相結合的方法對以上算法進行了評估，最后介紹了基于改進算法的硬件實現(xiàn)方法。
　　在軟件驗證方面，本文用C語言和Verilog同時實現(xiàn)算法，通過相互對比進行驗證。在硬件實現(xiàn)方面，本文在xilinx最新的Zynq-7020 FPGA平臺上實現(xiàn)了這個視頻信號預處理IP，并用Aptina的AR0542傳感器為IP提供視頻信號輸入。
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