camera控制器与图像预处理的设计与实现

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1、隶．初大·粤硕士学位论文Camera控制器及图像预处理的设计与实现DesignandImplementationofCameraControUerandImagePre—processingVlVAThesisSubmittedtoSoutlleastUniVers时FortheDegreeofMasterofEnginee血gBYCAOHuayangrVSupervisedbyProf．Y删GJunSchoolofElec臼．onicScienceandEngineeringSoutheastU-niVers时May．2012东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文

2、是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，‘可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登

3、)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签师签名：日期：迦至：堡型7摘要随着多媒体技术以及集成电路(IntegratedC硫uit，IC)技术的飞速发展，多媒体设备的应用日趋成熟。摄像头作为当前多媒体设备中的重要组成部分，使得拍照、视频通话等功能也在日益完善。为满足人们对多媒体设备的拍摄性能以及图像处理能力越来越高的需求，在高端多媒体SoC芯片上均集成了具有摄像头控制接口以及图像预处理功能的图像处理单元(ImageProcessingunit，口∽。本论文首先介绍了摄像头控制器的主要功能、信号传输标准，以及图

4、像预处理中关于色彩空间和全彩图像重构的基本概念、转换方法。其次，详细介绍图像预处理中的图像缩放技术，重点分析了缩放算法的原理和实现方式。为了降低硬件实现难度，本论文从降低算法计算复杂度的角度引出一种优化的双三次算法。论文通过MATLAB仿真，定性和定量地分析了优化算法和传统算法的缩放质量，最终采用优化算法作为图像缩放的实现算法。本论文在IPu的设计实现过程中，为了提高数据吞吐率，在数据通路中采用流水线设计；为减少缓冲区的面积，采用乒乓操作方式控制线缓存器。同时，为了加快数据存取的速度，本文设计了内部DMA模块，并同时兼容AHB和AXI两种总线接口。本论文在完成IPu单元的寄存器

5、传输级(Re西sterTr狮sferLeVel，RTL)的设计之后，搭建了基于AMBA总线架构的验证环境，对设计进行模块级仿真和系统级仿真，并对R1’L代码进行综合、布局、布线和时序分析。验证结果表明，论文设计的IPU单元兼容互补金属氧化物半导体传感器，可以完成从ITU—RBT．656到ITU—RBT．601视频协议之间的转换和多种数据数据格式之间的转换，实现了贝尔格式单色原始图像数据的全彩图像重构，以及图像O．25x_4x的实时缩放，并且图像缩放的效果优于传统的双线性算法、计算的速度和硬件的消耗优于双三次缩放算法。关键词：ITU．RBT．656／601，贝尔格式原始数据，图像

6、缩放，流水线，乒乓操作Abs虹actAbstractWitllⅡlerapiddeVelopmentofmIllti—mediatecllIloIogyandIntegratedCircuittechnology'multi-mediadeVicesarewidelyusedinⅡ瑚y印plications．Asanimport枷ess训alpartofmuld_mediadevice，camerainaproVesmeperfomanceofphotosandVideocall．Inordert0meetincreasinglyhi曲demandf．orcapture小m时a

7、ndimageprocessingc叩abili缸es，ImageProcessingullit(删)、Ⅳhichcontainsc锄erainterf．aceandimagepre-processingisinte孕atedintoseVemlleadingSoCchips．111isthesisiso唱anized嬲follows：觚t1M廿1is也esisin仃0duces也efeaturcofc锄eminterf-ace，standardsfor仃{msmittingdigitalV