一种用于暗电流消除的数字解压系统设计

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1、天津大学硕士学位论文一种用于暗电流消除的数字解压系统设计姓名：钟晨峰申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：李斌桥2011-12摘要CMOS图像传感器相对于CCD图像传感器具有低功耗以及高集成度等优点。但是由于CMOS图像传感器通常比CCD图像传感器有着更高的随机噪声，更大的固定模式噪声和暗电流噪声，因此CMOS图像传感器的动态范围与信噪比低于CCD图像传感器，这严重制约着CMOS图像传感器在高端领域的应用。针对于这种情况，本论文以CMOS图像传感器为基础，着重研究应用于图像去暗电流噪声的数字解压系统，以及CMOS图像中暗电流不一致的问题，为CMOS图像传

2、感器去暗电流噪声的研究打下良好基础。本文首先通过数据证明了CMOS图像传感器暗电流的不一致性，并提出逐点进行暗电流消除的解决方法。在提出该种解决方法的基础上，搭建了以SPI总线为基础，用于消除CMOS图像传感器暗电流的数字解压系统。该解压系统以DPCM．Huffman压缩算法为基础，通过对暗电流数据进行压缩编码，将压缩数据存于Flash中，而后在CMOS图像传感器工作过程中，通过数据解压系统读取Flash中暗电流数据进行Huffman．DPCM解码，最后将暗电流数据与原始图像数据做差，完成CMOS图像传感器去暗电流。压缩系统的关键是压缩与精度保持的问题。本文提出的压缩系

3、统数据的压缩比提高到3．22。同时相对于其它压缩解压算法，本文采用的压缩算法将有效提高数据的精度，相对于无损去暗电流图像的MSE(均方误差)减小了15—20，趋近于原数据程度明显。同时相对于DCT压缩算法与小波压缩算法，PSNR(峰值信噪比)与SNR(信噪比)信号解压缩的精度提高了4．．5、O．4．0．5，具有良好的数据精度保持。整个设计过程经历了算法提出与验证，1Verilog设计以及仿真验证。最后进行逻辑综合后下载到FPGA中进行验证。经测试，本系统稳定高效的实现了既定目标，实现了CMOS图像传感器的数据压缩与去暗电流成像效果。关键词：CMOS图像传感器图像压缩系统

4、去暗电流DPCM．Huffi'nanABSTRACTComparedwithCCDimagesensogtheCMOSimagesensorhaslowpowerconsumption，andhighintegration．However,becauseofhigherrandomnoiseandgreaterfixedpatternnoiseanddarkcurrentnoise，thedynamicrangeandSNRofCMOSimagesensorcannotreachtheleveloftheCCDimagesensor,whichlimitstheCMOS

5、imagesensorinthefieldofapplication．Inthispaper,theinconsistenciesoftheCMOSimagesensordataaredemonstratedfirstly,andthesolutionismadetoeliminatedarkcurrentonebyonepixel．Thenadigitaldecompressionsystem，basedonbuiltbasedontheSPIbus，isdesignedtoeliminatedarkcurrentintheCMOSimagesensor．Thedec

6、ompressionsystem，basedonDPCM—Huffmancompressionalgorithm，compressesdataandstoresinFlash，andthentheCMOSimagesensorreadthecompresseddatafromFlashanddecodedbyHuffman-DPCM．FinallythedarkcurrentdataisremovedfromtheoriginalimagedataandtheCMOSdarkcurrentisremoved．Inthedecompressionsystem，themos

7、timportantthingisthedegreeofcompressionandaccuracyproblems．Inthedatadecompressionsystem，thecompressionratioincreasedto3．22．AndtheMSE(meansquareerror)reducesto15—20．whichisclosetotheoriginaldatasignificantly．At：thesametimerelativetotheDCTcompressionalgorithmandwaveletcompr