CMOS圖像傳感器預(yù)處理數(shù)字電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著半導(dǎo)體工藝的提升和革新，對(duì)采用CMOS工藝的圖像傳感器有更加深入的研發(fā)。國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和商業(yè)公司對(duì)CMOS圖像傳感器的興趣越來越大，投入的資金也逐年增加。CMOS圖像傳感器芯片作為重要影像采集部件，有著巨大的商業(yè)市場(chǎng)，每年增加的市場(chǎng)需求是其廣泛使用的重要原因。CMOS圖像傳感器在在電路集成度和功耗等方面的優(yōu)勢(shì)，是CCD圖像傳感器無法比擬的。這使得CMOS圖像傳感器在移動(dòng)設(shè)備，數(shù)碼相機(jī)，行車安全，安防監(jiān)控，航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，

2、但是CMOS圖像傳感器在成像質(zhì)量和噪聲控制方面還有天生的弱勢(shì)。
　　本論文正是針對(duì)上述問題，將設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的對(duì)象鎖定為CMOS圖像傳感器預(yù)處理數(shù)字電路。首先使用一個(gè)基于FPGA開發(fā)板的平臺(tái)和MIS100X系列的130W像素的CMOS圖像傳感器進(jìn)行圖像采集，采集到的RAW格式圖像數(shù)據(jù)作為算法驗(yàn)證對(duì)象，同時(shí)研究了主流的CMOS圖像傳感器的像素單元，及MIS100X系列圖像傳感器的時(shí)序和驅(qū)動(dòng)，以便準(zhǔn)確的采集所需的圖像數(shù)據(jù)。
　　在深

3、入研究分析了CMOS圖像傳感器的像素單元的重要參數(shù)，主要噪聲來源，以及推導(dǎo)了相關(guān)的噪聲公式后，重點(diǎn)針對(duì)影響成像質(zhì)量最大因素：暗電流，壞點(diǎn)，行噪聲，列方向條紋噪聲問題。在分析已有的抑制方法的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分別提出基于數(shù)字電路方式抑制噪聲的方法，并使用芯片采集的RAW數(shù)據(jù)，在Matla b軟件中對(duì)方法進(jìn)行了圖像驗(yàn)證，分模塊設(shè)計(jì)了暗電流抑制算法，壞點(diǎn)去除算法，行噪聲抑制算法，列方向條紋噪聲算法，最終結(jié)果均達(dá)到預(yù)期效果。
　　本論文將設(shè)

4、計(jì)好的算法使用Verilog語言實(shí)現(xiàn)了硬件電路的描述，按照數(shù)字電路前端設(shè)計(jì)的流程，分模塊形成了暗電流抑制數(shù)字電路，壞點(diǎn)去除數(shù)字電路，行噪聲抑制電路，列方向條紋噪聲抑制電路的RTL級(jí)代碼，并詳細(xì)說明了每個(gè)模塊的輸入和輸出端口，數(shù)據(jù)流向，功能框圖。
　　最后將寫好的CMOS預(yù)處理電路RTL級(jí)代碼按照流程進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，驗(yàn)證平臺(tái)是基于MIS100X系列的芯片的頂層驗(yàn)證平臺(tái)。針對(duì)預(yù)處理電路的功能和時(shí)序制定了驗(yàn)證方案，分模塊和Testcas