發(fā)布時(shí)間：2020-10-31 08:04

　　 單片CCD或CMOS圖像傳感器是廠家為了降低數(shù)碼相機(jī)的成本與體積而采用的。這種傳感器的表面會(huì)覆蓋一層彩色濾波陣列,使每個(gè)像素只能獲得紅、綠、藍(lán)中的一種分量。插值的目的就是為了恢復(fù)失去的兩個(gè)顏色分量。論文首先介紹了基于BayerCFA圖片格式插值算法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和幾種常見(jiàn)的插值算法的基本原理。然后,用軟件仿真了幾種插值算法的恢復(fù)效果,并分析了算法的性能。論文重點(diǎn)研究了雙線性插值算法和基于梯度的插值算法,實(shí)現(xiàn)了算法的硬件移植,并將恢復(fù)后的圖片輸出到顯示器上。論文采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法,對(duì)兩種插值算法的模塊進(jìn)行了劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。用Verilog HDL完成了幀同步模塊、濾波窗口模塊、雙線性插值算法模塊、色空間轉(zhuǎn)換模塊等關(guān)鍵模塊的RTL設(shè)計(jì)。使用Modelsim軟件完成了各模塊和系統(tǒng)的功能仿真,并給出了對(duì)應(yīng)的仿真結(jié)果。通過(guò)ISE進(jìn)行了設(shè)計(jì)綜合、布局布線,給出了 RTL結(jié)構(gòu)圖和邏輯資源的使用情況。在Xilinx公司的KC705的FPGA開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行了驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)了圖像的插值與顯示。功能仿真和FPGA驗(yàn)證結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的插值算法邏輯功能正確,可以實(shí)現(xiàn)BayerCFA圖片的插值。論文在使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行硬件算法設(shè)計(jì)后,還使用高層次綜合的設(shè)計(jì)方法對(duì)插值算法進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。最后,論文指出了設(shè)計(jì)中的不足之處以及今后進(jìn)一步研究的方向。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TP391.41
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排
第二章 插值算法原理與分析
    2.1 常見(jiàn)插值算法
        2.1.1 雙線性插值算法
        2.1.2 基于梯度的插值算法
        2.1.3 自適應(yīng)插值算法
        2.1.4 加權(quán)系數(shù)插值算法
    2.2 算法性能的對(duì)比
        2.2.1 常見(jiàn)問(wèn)題及分析指標(biāo)
        2.2.2 MATLAB仿真結(jié)果及分析
    2.3 本章小結(jié)
第三章 算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    3.1 FPGA簡(jiǎn)介
        3.1.1 FPGA結(jié)構(gòu)
        3.1.2 FPGA設(shè)計(jì)流程
    3.2 總體設(shè)計(jì)與模塊劃分
    3.3 幀同步模塊的設(shè)計(jì)
    3.4 圖像處理模塊的設(shè)計(jì)
        3.4.1 濾波窗口的設(shè)計(jì)
        3.4.2 雙線性插值算法的設(shè)計(jì)
        3.4.3 基于梯度的插值算法的設(shè)計(jì)
        3.4.4 色空間轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)
    3.5 圖像顯示模塊的設(shè)計(jì)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 仿真與驗(yàn)證
    4.1 軟硬件環(huán)境
    4.2 子模塊功能仿真
        4.2.1 幀同步模塊
        4.2.2 濾波窗口模塊
        4.2.3 雙線性插值模塊
        4.2.4 基于梯度的插值算法模塊
        4.2.5 色空間轉(zhuǎn)換模塊
    4.3 圖像顯示模塊
    4.4 系統(tǒng)仿真
    4.5 設(shè)計(jì)綜合
    4.6 FPGA驗(yàn)證
    4.7 本章小結(jié)
第五章 高層次綜合設(shè)計(jì)
    5.1 HLS簡(jiǎn)介
    5.2 算法的實(shí)現(xiàn)
        5.2.1 C語(yǔ)言算法設(shè)計(jì)
        5.2.2 C語(yǔ)言代碼仿真
        5.2.3 C語(yǔ)言和RTL聯(lián)合仿真
        5.2.4 IP核的生成
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表論文

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2863678