高帧频CMOS相机图像处理系统设计
高帧频相机能够对高速运动物体进行捕获、记录，通过分析视频信息可以研究物体的运动规律和和细节信息，它被广泛应用于航空、航天及兵器等领域。本文以某型战机舱室仪表和舱外导弹发射状态监控为背景，针对拍摄过程存在帧频高、图像噪声大、数据量大等问题，设计了一种高帧频相机图像处理系统。
本文重点研究内容包括三部分：高帧频图像采集单元、图像预处理单元和视频图像编码压缩单元。
高帧频图像采集单元采用Cypress公司高速CMOS图像传感器LUPA-300，控制单元采用XILINX公司的FPGA，利用Verilog硬件描述语言编写程序，采用了自顶向下的设计方法，设计了三个模块，分别为CMOS图像传感器配置模块、图像缓存模块和CameraLink传输接口模块。每个功能模块独立设计，通过项层模块连接，并在Modelsim软件中进行仿真。
图像预处理单元主要分析CMOS图像传感器所成图像噪声特性，研究了消除CMOS图像传感器固定模式噪声的算法和分段两点非均匀校正算法，改进了传统的中值滤波算法，利用Verilog硬件描述语言编制了中值滤波程序，并在FPGA中实现中值滤波算法的硬件执行。
图像编码压缩单元主要研究了基于MPEG-4标准的视频编码压缩算法。运用视频管理器VCM控制编码器，消除图像的空间冗余和时间冗余信息，利用VC++语言编写了视频编码压缩程序。
最终建立了图像处理系统，实验表明该系统在时钟50MHz，最大分辨率640×480情况下，拍摄速度可以达到每秒155帧，通过预处理能够有效消除图像噪声，通过视频压缩管理器VCM实现了基于MPEG-4的视频编码压缩。
图像传感器;图像预处理;视频编码压缩;高帧频相机
西安工业大学
硕士
光学工程
王伟
2011
中文
TP391.41;TB852.1
79
2011-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）