基于fpga的图像信号处理器ip实现

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1、中国集成电路CIC设计ChinalntegratedCircult基于FPGA的图像信号处理器IP实现姚益武，陈宏铭，程玉华（北京大学上海微电子研究院上海201203）摘要：本文所设计的图像信号处理器IP能够兼容各种CMOS图像传感器,处理器IP能够提供传感器补偿的功能进行黑电平与镜头遮光现象的补偿,在IP里还实现了专有的色彩插值算法能够重建传感器输出的原始图像数据里的每个像素的RGB三分量。配合连续增大以及减小的能力,使用者能够对源图像大小调整到所需要的分辨率。此外,亮度补偿,锐度调整,错色抑制以及色饱和度控制等功能都能帮助图像更适合人眼接受。高精度自动曝光以及自动白平衡调节对用户

2、的拍摄状况能够进一步实施图像统计分析。处理器IP的总线接口兼容于AMBAAHB2.0方便整合到SoC芯片，最后使用FPGA对图像信号处理器IP作了验证实现。关键词：图像处理器；颜色插值；自动曝光；自动白平衡TheImplementationofISPIPBasedonFPGAYAOYi-wu,CHENHong-ming,CHENGYu-hua（ShanghaiResearchInstituteofMicroelectronics（SHRIME）,PekingUniversity,Shanghai,201203）Abstract:ThispaperproposetheISPIPthat

3、iscompatiblewithvarioustypesofCMOSimagesensor.Itprovidesasensorcompensationfunctioncapableofcompensatingforblacklevelandlensshadingphenomenon.TheproprietarycolorinterpolationalgorithmimplementedinthisIPcanreconstructRGBcomponentsofeverypixelfromBayerrawdata.Withconsecutivesize-upandsize-downcap

4、ability,usercanresizethesourceimagetotheresolutionneeded.Moreover,luminancecompensation,sharpness,falsecolorsuppressionandcolorsaturationcontrolcanhelptomaketheimagemorepleasingtothehumaneyes.Imagestatisticscanbefurtherreadforexposureandwhitebalancecontrol.TheprocessorinterfaceiscompliantwithAM

5、BAAHB2.0,whichcanserveasanIPcoreforintegrationintoAMBAsystem.Finally,weuseFPGAtoimplementandverifytheISPIP.Keywords:ISP;ColorInterpolation;AutoExposure;AutoWhiteBalancehttp：//www.cicmag.com2011·10·（总第149期）45中国集成电路设计CICChinalntegratedCircult1引言RGB三分量，线缓冲器（Linebuffer）提供更多所需要可供参考的相临象素来重建更高的图象质量。色图

6、像信号处理器IP[1]主要是通过一系列复杂的彩校正模块提供一个3x3可编程色彩校正矩阵用数学算法运算，对摄像头所接收到的数字图像信号以调整图像传感器的彩色率，提供色饱和度控制。参数进行优化处理，并把处理后的信号通过USB等图像调整模块利用插值的方法达到连续放大或接口传到PC等设备。摄像头的工作原理大致为：景缩小的效果，缩小的能力可以达到1/128;根据横向物通过镜头生成的光学图像投射到图像传感器表面空白的区间以及图像信号处理器IP的两个主要的上，然后转为电信号，经过A/D（模数转换）转换后时钟mclk和fclk的比例，放大的能力可以超过1变为数字图像信号，再送到图像信号处理器IP中加

7、倍，调整的算法需要线缓冲器提供高质量的调整后工处理，再通过USB接口传输到电脑中处理，通过图像。色彩空间转换模块用来转换RGB与YCbCr显示器就可以看到图像了。其中图像传感器表面包的图像格式。亮度补偿模块提供可编程的亮度调整含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受补偿分段曲线，使用者必须编程起点与斜坡寄存器。到光照射时，就会产生电荷。摄像头感光芯片分为锐度模块用来对图像使用滤波器使图像看起来更为CMOS和CCD两种，CCD比较昂贵，但成像像素高、锐利