本文關(guān)鍵詞：安防用CMOS圖像傳感器片上數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：今天,CMOS工藝日趨成熟,除了光敏元,時(shí)序處理電路和圖像信號的前端放大與數(shù)字化部分以及圖像處理模塊被集成于一個(gè)芯片內(nèi)。另外以其低廉的價(jià)格、較好的圖像質(zhì)量和相對較少的功耗,CMOS圖像傳感器在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。而CMOS圖像傳感器的片上數(shù)字控制系統(tǒng)是保證傳感器正常工作的重要的組成部分,它控制著圖像傳感器各個(gè)功能模塊的運(yùn)行,負(fù)責(zé)用戶與傳感器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊;片上圖像信號處理器(Image Signal Processor,ISP)是片上數(shù)字系統(tǒng)中的核心,對光學(xué)傳感器采集下來的信號進(jìn)行處理,如校正,插值和降噪等。本文針對安防用CMOS圖像傳感器,設(shè)計(jì)了專門的片上數(shù)字系統(tǒng)。首先論文詳細(xì)分析了安防用720X480 CMOS圖像傳感器陣列和各功能模塊的結(jié)構(gòu)。該芯片采用4T像素結(jié)構(gòu),逐行積分,支持PAL/NTSC輸出,支持IIC總線通信。課題根據(jù)各控制信號之間的時(shí)序關(guān)系,完成了模塊劃分。主要研究了自動曝光算法和滾動快門的時(shí)序設(shè)計(jì),列并行ADC控制時(shí)序設(shè)計(jì),IIC總線模塊的設(shè)計(jì)。接著論文研究了片上ISP系統(tǒng)各模塊的設(shè)計(jì)和輸出數(shù)據(jù)格式,包括黑電平消隱,自動白平衡,鏡頭陰影校正,像素插值與降噪,色彩校正,伽瑪校正,自動對焦,RGB2YUV這9個(gè)部分。最后介紹了整個(gè)片上數(shù)字系統(tǒng)的物理實(shí)現(xiàn)流程和仿真測試結(jié)果,包括布局布線、物理驗(yàn)證、代碼覆蓋率測試、VCS仿真測試等。最后本課題研制的片上數(shù)字系統(tǒng)電路隨CIS芯片在0.35um工藝線上進(jìn)行流片。經(jīng)過芯片整體測試,已知片上數(shù)字系統(tǒng)各模塊工作正常:其中自動曝光模塊可實(shí)現(xiàn)曝光精度1μs,最長曝光時(shí)間20ms;電視制式PAL輸出成像正常;IIC總線實(shí)現(xiàn)了主模式下的讀寫功能;輸出數(shù)據(jù)Bayer,YcbCr格式正常。ISP圖像處理效果良好:黑電平消隱,自動白平衡,鏡頭陰影校正,像素插值與降噪,色彩校正,伽瑪校正,RGB2YUV等模塊工作正常�？傊�,芯片整體成像效果良好。
【關(guān)鍵詞】：CMOS圖像傳感器 安防監(jiān)控 時(shí)序控制 圖像處理
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.41;TP212
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 CMOS圖像傳感器的發(fā)展和應(yīng)用10-11
• 1.2 安防用CMOS圖像傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3 課題背景和本文主要工作13
• 1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排13-15
• 第二章 安防用CMOS圖像傳感器片上系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)15-41
• 2.1 安防用CMOS圖像傳感器整體架構(gòu)設(shè)計(jì)15-24
• 2.1.1 需求分析及技術(shù)指標(biāo)分解15-16
• 2.1.2 整體架構(gòu)設(shè)計(jì)16-18
• 2.1.3 像素設(shè)計(jì)18-20
• 2.1.4 模擬路徑20-24
• 2.2 片上控制電路概述24-26
• 2.3 自動曝光及時(shí)序控制模塊26-37
• 2.3.1 自動曝光算法26-27
• 2.3.2 曝光時(shí)序設(shè)計(jì)27-31
• 2.3.3 整體控制時(shí)序設(shè)計(jì)31-35
• 2.3.4 芯片系統(tǒng)時(shí)鐘復(fù)位設(shè)計(jì)35-37
• 2.4 I2C接口模塊設(shè)計(jì)37-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 第三章 安防用CMOS圖像傳感器片上圖像處理電路設(shè)計(jì)41-53
• 3.1 圖像處理電路（ISP）頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)41-43
• 3.2 ISP關(guān)鍵模塊算法設(shè)計(jì)43-52
• 3.2.1 黑電平校正43-44
• 3.2.2 鏡頭陰影校正44-45
• 3.2.3 白平衡控制45-46
• 3.2.4 降噪與CFA插值46-49
• 3.2.5 色彩校正49
• 3.2.6 伽馬校正49-50
• 3.2.7 自動聚焦50-51
• 3.2.8 YUV空間轉(zhuǎn)換（RGB2YUV）51-52
• 3.3 數(shù)據(jù)輸出模塊設(shè)計(jì)52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第四章 片上數(shù)字電路的物理實(shí)現(xiàn)和仿真測試53-84
• 4.1 數(shù)字電路的物理實(shí)現(xiàn)53-71
• 4.1.1 物理實(shí)現(xiàn)流程概述53-55
• 4.1.2 布局布線55-61
• 4.1.3 版圖驗(yàn)證61-71
• 4.1.3.1 DRC流程61-63
• 4.1.3.2 LVS流程63-66
• 4.1.3.3 LVS總結(jié)66-68
• 4.1.3.4 PEX流程68-71
• 4.2 仿真及測試71-81
• 4.2.1 覆蓋率測試71-74
• 4.2.2 ISP模塊仿真結(jié)果分析74-81
• 4.3 流片及芯片成像測試81-83
• 4.4 本章小結(jié)83-84
• 第五章 結(jié)論84-86
• 5.1 本文的主要貢獻(xiàn)84
• 5.2 下一步工作的展望84-86
• 致謝86-87
• 參考文獻(xiàn)87-90
• 攻碩期間取得的研究成果90-91

【相似文獻(xiàn)】

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