陈定定[1]2013年在《基于MIPI接口的背照式CMOS数字影像系统的研究》文中研究说明MIPI(移动产业处理器接口)包含了一套协议和标准,以满足图像子系统、存储子系统、无线子系统、电源管理子系统和低带宽子系统独特的要求,是CMOS图像传感器一个很好的搭配选择。CMOS图像传感器将整个图像系统集成在一块芯片上,具有体积小、重量轻、功耗低、编程方便、易于控制等优点。论文挑选对叁百万摄像头作单独的研究,采取MIPI接口的CMOS摄像头来取代传统的并行接口摄像头。通过摄像头的硬件电路设计、软件程序调试,和分析该摄像头的波形信号；图像测试的数据显示,该产品的性能得到优化,并能够高速地传输数据量。论文还采用背照式CMOS摄像头,运用信噪比的测试方法得出,该产品在低照度的环境下,比普通传统的前照式CMOS摄像头的效果更好。在MIPI接口的背照式CMOS数字传感器研究的基础上,根据CMOS的工作原理,重点设计和搭载了一款摄像头和DSP的电路设计作为研究的核心,论文工作成功地在电脑屏幕上显示CMOS的图像,对过表格和信号对比等一系列数据,表明MIPI接口的背照式CMOS在低照度下图像效果更出色,数据传输的速度比并口传输的快,数据量大,具有较大的带宽,抗干扰性强,成本相对来说较低,是一种LVDS的DDR高速传输。论文的结果是MIPI接口的CMOS摄像头节约了企业成本,方便简化了硬件工程师的布线走线,提高了制作摄像头模组成品的效率、提升了企业产品的利润和品质,使CMOS图像传感器能够在工业,民用,医疗等诸多领域发挥着举足轻重的作用。
张磊[2]2008年在《基于ARM的CMOS数字图像传感器图像采集系统的研究与设计》文中进行了进一步梳理船舶机舱中集中了船上大部分的设备装置的仪表,是船舶航运的关键部分,随着网络、通讯技术以及电子制造工艺水平的快速发展,现代化船舶自动化程度越来越高,机舱的环境和自动监控水平也得到大大的提高。但由于某些仪器仪表并没有提供与计算机进行数据通信的接口,为了要实现检测自动化,需要利用数字图像处理技术来实现仪器仪表读数的高速自动识别。传统的CCD图像采集系统具有速度慢、功能简单、体积大、功耗大等特点,不能满足日益发展的机器视觉应用的需要,尤其是在一些新型应用领域比如嵌入式视觉、智能监控方面的需要。本文利用ARM7的S3C44BOX处理器和CMOS图像传感器件设计并完成了一个数字图像采集系统。系统充分考虑了ARM技术与CMOS图像传感技术的优势及特点,把图像采集和图像处理识别功能集中在一个模块实现,具有功能丰富、处理能力强、接口灵活和扩展方便等优点。系统的特色为:构建了基于S3C44BOX的图像采集的硬件平台;研究并移植了引导程序Bootloader和操作系统uClinux;实现了实时多任务的处理,从而大幅提高系统的管理能力。本论文研究如何使用低成本的CMOS图像传感器构建一个嵌入式图像识别系统的设计和解决方案。这种图像采集系统带图像采集、识别、存储、显示等功能,体积很小,可做在一块电路板上。除了可以做为单独的图像数据识别设备之外,也可以直接做为其它应用系统的一个智能集成部件使用。
蔡俊[3]2016年在《基于图像超分辨率重建的CMOS图像传感器关键技术研究》文中认为在高速图像采集处理系统应用中,空间分辨率、图像动态范围和图像的信噪比是衡量数字图像的重要标准,因此,高质量图像获取与超分辨率重建是两个及其重要的环节,具有很高的理论研究和应用价值。本文针对互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)图像传感器技术、图像去噪和图像超分辨率重建技术的关键问题做了研究。本文的主要研究工作和创新点如下:(1)本文对偏微分方程方法建立图像去噪声模型进行了研究,并基于全变分模型的算法思想,在P-M正则化模型的基础上,合理地选择非增扩散函数,采用了一种加权变分的图像去噪声算法。该加权变分去噪声算法能够在对椒盐噪声做平滑处理的同时,对图像边缘信息进行有效的保护。相比于经典的P-M正则化模型,在图像的峰值信噪比相当的情况下,可以减少迭代次数,达到良好的去噪声效果。(2)本文在研究已有图像重建算法的基础上,基于正则化方法的思想,通过对边缘图像引入劳伦兹分布函数作为先验图像模型,建立了一种基于劳伦兹分布的图像超分辨率重建(Lorentzian-Based Super-Resolution,LBSR)算法。实验结果表明,在超分辨率重建的最大后验概率(Maximum A Posteriori,MAP)算法中,采用劳伦兹分布的先验图像模型,能够提高MAP算法的稳定性,提高图像重建性能。该算法可以有效克服一些传统算法存在的缺点,获得较好的图像重建效果。(3)本文提出了一种双向预测加权平均插值算法(Linear Prediction and Weighted Average,LPWA),用于单片CMOS图像传感器的Bayer图像插值重建。该算法可以降低图像平滑的程度,较好地保护图像的边缘和纹理。通过实验结果分析,该算法插值效果较好,具有较高的算法效率。由于简化了算法的复杂程度和计算步骤,LPWA插值算法可以提高视频采集系统的高速图像处理能力。(4)本文研究面向高速、高分辨率性能的CMOS图像传感器技术,并设计了两种新型数字像素传感器电路,优化了异步自复位像素电路的结构和器件尺寸,使其在满足工艺尺寸要求的情况下,版图实现所占用的达到面积最小,有利于提高像素电路的填充系数。本文在异步复位数字像素电路的基础上,提出了一种基于图像超分辨率重建的CMOS图像传感器架构,将本文提出的LPWA插值算法和LBSR算法内嵌在图像传感器电路中,从而提高图像采集系统的高速处理性能。像素电路采用同步曝光和列并行读出方式,提高了像素数据的读取速度,再与LPWA硬件插值算法相结合,能够实现彩色图像的高速采集、重建和传输。
潘银松[4]2004年在《像素级CMOS数字图像传感器的研究》文中提出CMOS 图像传感器(IS)广泛应用于多媒体、工业检测、数码摄像、卫星遥感、医学等领域。随着多媒体应用和CMOS 工艺技术的发展,推动了CMOS 数字图像传感器的发展, CMOS 数字图像传感器是在传感器芯片上集成了A/D 转换器(ADC)、信号处理、控制和接口等电路,构成单片图像传感系统,以实现新的成像功能,获得高质量的图像,并减小体积,降低成本。像素级CMOS 数字图像传感器与列级和芯片级相比,不仅降低了片上ADC 的速度,而且还具有噪声低、功耗低、可持续观察像素的输出、降低系统噪声、扩大动态范围等突出优点,日益受到人们的重视。因此研究像素级CMOS 数字图像传感器具有重要的应用价值和现实意义。论文首先介绍了CMOS 图像传感器的优点,阐述了该传感器的像素结构和工作原理,以及CMOS 数字IS 的发展现状和应用,最后论述了研究图像传感器的必要性和意义。图像传感器一般都采用光电二极管作为光电探测单元,分析了光电二极管的工作原理及稳态特性,定量推导了积分工作模式下光电二极管上的电压衰减。根据数字化像元填充因子小,要求光敏元的暗电流小,光谱响应范围大、灵敏度高的特点,分析了光敏元结构对暗电流、光谱响应特性的影响。提出了一种带n+复位环的n+/p 结和n 阱/p 结复合的新结构光电二极管,这种新结构具有暗电流小、光谱响应范围大、灵敏度高的特点,用设计的测试样品,验证了新结构的性能。传统的A/D 转换器结构复杂、功耗大、占用面积大,难以满足像元级集成对芯片面积和功耗的苛刻要求。多路共用按位串行ADC 利用连续比较在某一时刻从所有像素中同时输出1 位数据,读出速度高,对ADC 进行编程可实现任何量化表,而且可以用简单的鲁棒电路实现,是一种适合像素级集成的A/D 转换器。这种ADC 克服了传统ADC 的缺点,还具有ADC 性能测试时可以不需要任何光学元件的优点,各个ADC 共用驱动信号,有效地减小了固定模式噪声。以共源-共栅运放作为比较器,设计了4 个像素共用一个3 位ADC 的像元电路,并用PSpice软件作了模拟验证,说明多路共用按位串行ADC 是一种可用于像素级集成的ADC。利用已验证的多路共用按位串行ADC方案,设计了4个像素共用一个8位A/D转换器和锁存器的128×128 像素数字图像传感器。包括像素电路、比较器和锁存器的设计,用PSpice 软件对像素电路进行模拟仿真。读出方法与传统的模拟图像传感器完全不同,以位平面的方式并行读出。
许丹[5]2007年在《高速CMOS数字图像系统设计研究》文中研究表明高速数字图像系统是研究高速瞬态现象发生机理和运动规律的一种直观测试技术和手段,广泛应用于航空、航天、兵器和核技术等领域。高速CMOS图像传感器件和CPLD/FPGA可编程技术的迅速发展,为自行研究高速数字图像系统提供了条件,论文以高速CMOS图像传感器为核心,对高速数字图像系统的关键技术进行了深入研究。论文以LUPA1300型高速CMOS图像传感器为主体,对整个高速数字图像系统进行了设计。主要研究了该系统的驱动电路、时序控制电路、可变图像窗口大小的时序逻辑控制、图像模拟信号读出模块、高速A/D转换和LVDS数据传输等关键技术。论文详细分析了系统各个模块之间的时序关系,设计了满足整个系统要求的时钟树驱动电路,用于精确调整各个同步时钟信号的相位偏差,保证图像信号在正确的时刻得到采集、转换和传输;研究了图像传感芯片LUPA1300各个控制信号的时序关系,采用Verilog HDL语言和自顶向下的方法,设计了图像传感器的驱动逻辑电路、积分时间控制逻辑电路和可变的多分辨率图像窗口时序逻辑电路,所有逻辑电路设计均用FPGA器件编程实现;采用AD9288器件,设计了高速多路并行A/D转换电路,实现了高速图像信号从模拟到数字的转换;设计的LVDS高速传输电路,保证了远距离向上位机传输高速图像信号的可靠性和抗干扰能力。通过设计、调试与实验,论文所完成的高速数字图像系统,在分辨率1280×1024时,图像速率可以达到每秒414帧,通过可编程多分辨率技术,最高能够达到每秒1527帧。论文的研究成果为具有自主知识产权的国产高速数字图像系统的研究打下了良好的基础。
刘刚[6]2016年在《基于FPGA的双摄像头HDMI视频系统的设计与研究》文中进行了进一步梳理在人们日常生活和工业生产中,视频监控系统凭借其准确、直观、及时和信息量丰富等优点被广泛的应用于安防监控、交通监测、卫星遥感、公共安全、远程控制、人工智能等相关领域。但是,传统的模拟和半数字半模拟的视频监控系统的监控质量越来越不能满足人们的要求。人们更喜欢多角度、高清晰的有声视频监控系统,对于人们的这些要求也促使视频监控系统朝着集成化、网络化、智能化、数字化的方向发展。本文针对已有的视频监控系统现状和现阶段涌现的新技术、新思想,提出了基于FPGA的双摄像头HDMI视频系统的设计与研究。本文提出的视频监控系统有别于传统的FPGA视频监控系统,它是在FPGA内实现传统的硬件系统开发和SOPC片上系统相结合的设计方案,同时利用算法级开发工具DSP Builder软件与数学分析工具MATLAB软件相结合提供算法支持。视频采集端采用经济实惠且不多占空间的CMOS摄像头,这样的设计不仅有利于产品的普及,而且更有利于获得高清晰的数字视频图像;视频显示端采用逐渐普及的HDMI端口显示器,HDMI端口不仅只需要单个线缆就可以实现图像和声音的传输,而且有利于数字视频信号在显示器上高清显示,并且有利于避免多次数模转换造成视频信号的损失,从而实现高清晰的有声视频监控。软件系统的实现则是在Nios II集成开发环境中完成的。软件系统和Qsys系统集成工具相结合实现了对指示灯以及HDMI驱动模块的控制,同时实现了多分辨率的在线可调。在综合性开发软件Quartus II中,采用硬件描述语言Verilog HDL和IP核复用技术,完成对FPGA芯片的内部开发与设计。FPGA内需要搭建的主要模块有:I2C接口时序逻辑、I2C写数据逻辑以及存储数据的片内ROM主要实现对双摄像头寄存器的初始和配置;视频采集逻辑、时钟域变换FIFO以及DDR2写缓存FIFO主要用来实现对视频图像的采集和缓存;DDR2控制器IP核用来实现对DDR2 SDRAM存储器的控制;SOPC片上系统模块。SOPC片上系统是在Qsys系统集成工具中完成搭建的,除了一些标准组件的调用,还自定义了HDMI显示模式控制组件、HDMI发送器初始化控制组件以及改进后的邻域平均法视频增强组件。本文在整个视频监控系统搭建完成后,除了对相关组件模块进行了仿真验证,还对视频监控系统的清晰度和流畅性进行了测试。
黄建梅[7]2006年在《视觉传感器中高速图像处理的研究》文中认为现代化大生产的迅猛发展,对保证其产品质量的检测技术也提出了越来越高的要求,许多传统的检测手段已不能满足现代化大生产的需求。在计算机视觉理论基础上发展起来的视觉检测技术以其高精度、非接触、自动化程度高等优点能够满足了现代生产过程在线检测的要求,得到了广泛的应用。随着现代生产节拍的不断加快,以及控制网络日趋复杂化,高速化,视觉检测系统的测量速度和控制能力也受到了挑战。在视觉检测系统中,要实现100%实时在线检测最好能使视觉传感器智能化。通过提高图像的处理速度,简化整个系统网络结构,从而提高整个视觉检测系统的处理速度。因此本文提出CMOS摄像机与FPGA(Field Programmable Gate Array)相结合的智能视觉传感器方案,利用外围FPGA结构与嵌入式CPU软硬件协同工作的传感器设计。以加快图像处理速度,简化系统网络结构,达到生产节拍的要求。本文针对以下叁个方面进行研究并取得一定的成绩:(一)智能视觉检测传感器硬件解决方案的研究通过分析现有的视觉检测系统的优缺点,提出了CMOS摄像机和现场可编程逻辑器件FPGA技术的智能视觉检测传感器的方案,并构建了其硬件平台。对方案的可行性进行了论证。(二)基于CMOS器件的图像采集采用CMOS摄像机作为系统的图像采集部分,实现图像信号直接数字化,文章对CMOS摄像机的使用进行了讨论。(叁)基于FPGA的图像处理的研究分析图像处理的特点及其基本的方法,初步研究了基于FPGA的图像低层次处理的硬件化方法的实现。对内嵌在FPGA内部的PowerPC处理器的使用进行了初步的讨论和验证。
崔晓萌[8]2007年在《基于Blackfin DSP的图像采集处理系统》文中指出数字图像采集处理是指用计算机及其他相关数字技术,对图像进行采集,获得期望的图像信息。该技术在计算机视觉、工业检测、军事、公安、医疗等领域都有着广泛的应用前景。当今的图像采集系统多以图像采集卡加PC机的结构为主,但是由于其具有体积大、成本高、工作稳定性差等缺点并且对应用环境有较高的要求,限制了其的应用。随着数字信号处理器的运算速度和运算精度不断提高,完全可以脱离PC机开发出基于DSP的图像系统。本文分析了国内外数字图像采集系统的发展现状,并从具体的应用需求出发,设计了以Blackfin561DSP为核心,使用CMOS图像传感器作为图像采集单元的图像采集处理系统。该系统为完整的高速图像采集处理系统,不但具备图像信号的采集功能,还能对图像进行实时显示,且能够完成对图像信号的分析及处理算法。对比以往的采用PC机或可编程逻辑器件配合低级处理器实现处理功能以使用CCD作为图像采集器件配合大量外围器件的图像采集系统来说,该系统具有集成度高、处理速度快、成本低、应用灵活的特点,很好的满足了课题的实际应用要求,同时该系统可广泛应用到各种需要进行图像采集输出以及后续计算应用的场合,尤其是在某些便携式应用中,具有广泛的实际应用意义。本文对课题所研究的内容做了较为全面的论述,首先,本文通过详细分析课题需求进行了核心器件的选择,对系统进行了总体设计,随后,本文介绍了Blackfin561DSP的结构和特点,并对该图像采集处理系统的各个功能模块的进行了具体设计;之后,完成了对整个系统的软件设计,包括系统初始化,图像传感器初始化,图像采集处理软件设计并介绍了质心计算及颜色空间转换的算法;最后,本文给出了实验采集到的图像及图像质心的计算结果。
谭斌[9]2010年在《基于FPGA的钻头断刀与直径检测系统设计》文中研究说明随着电子产业发展的日新月异,现代电子电路设计也正向着集成化,小型化的方向发展。特别是在印刷电路板(PCB)的制造工艺中,不但外观尺寸越来越小,而且板上孔的尺寸越来越小,孔的数目也越来越多。从而对钻PCB的钻头尺寸与质量的要求也越来越高。本文主要针对当前国内钻头质量检测设备相对落后以及国外钻头质量检测设备成本高昂的现状,通过对PCB数控钻床的外部结构与工作原理的研究,设计并开发了一套性能优良、成本低廉的钻头质量检测设备。本文围绕钻头质量检测展开研究,针对钻头断刀和钻头直径两个方面的质量问题,开发设计了基于FPGA的低成本钻头断刀检测和钻头直径检测系统。分析研究了光电传感技术、信号处理算法等基础理论和基本方法,构建了由钻头断刀检测和钻头直径检测两个模块组成的系统检测方案,并结合FPGA处理器自身的特点,对信号检测算法与图像处理算法进行了硬件化处理,设计并制作了基于FPGA的钻头断刀检测与直径检测系统。在钻头断刀检测模块中,首先设计制作了基于光电池感应原理的光电传感器,其中主要包括滤波电路、放大电路、整形电路以及差分传输电路的设计,特别是在放大电路中,设计了只对检测信号进行放大的选择性放大电路,从而能有效的屏蔽白噪声信号;然后构造了基于FPGA的硬件架构;最后开发了基于VHDL的钻头断刀检测程序。在钻头直径检测模块中,分析研究了CMOS数字图像传感器的工作原理与使用方法;设计并制作了CMOS数字图像传感器与FPGA的接口电路;分析研究了钻头图像的预处理算法以及钻头直径与偏角检测的处理算法,在算法处理中,采用纯硬件语言来实现所有算法,即对所有算法实现了硬件化,从而大大加快了整个检测模块的运行速度;设计并制作了基于RS-485串行通信原理的多机通信网络,实现了一台PC机与多块FPGA芯片同时通信的任务;开发了基于VC++开发平台的钻头直径与偏角数据处理的应用软件。本系统在PCB数控钻床上运行,得到的实验结果表明,本文所提出的系统整体设计方案切实可行,在检测速度与检测精度上都达到了预期的目标,特别是生产成本远远低于国外同类检测设备,同时也满足了PCB数控钻床实时性、准确性的要求。目前在实际PCB数控钻床上试运行情况良好。
秦亮[10]2006年在《基于CMOS数字图像传感器的图像采集与传输系统的研究》文中认为检测技术是现代制造业的基础技术之一。随着现代制造工业的快速发展,传统的检测手段在许多场合已经不能满足现代制造业的需要。视觉检测技术凭借其非接触、高精度、高效率、现场抗干扰能力强的优点在检测领域快速的发展起来。随着现代生产节奏的加快,检测区域的扩大,节点数量的增多,视觉检测技术也面临着新的挑战。为了适应新的检测条件,实时分布式网络测控系统应运而生。先进的测控系统通常包含数据采集子系统、数据处理和数据传输子系统叁部分,以满足现场检测高速、高效的要求。数据采集子系统是测控系统的前提,是系统的关键。本文正是针对分布式测控系统的数据采集子系统的研究。主要完成了以下工作:1,根据视觉检测系统实际的需要,在以前视觉检测系统的基础上,设计了分布式数字化视觉检测系统实验方案。2,根据视觉检测系统采集子系统的功能以及智能摄像机的的工作原理,设计了本摄像机系统的结构和工作原理。重点对摄像机系统的图像采集、图像存储、图像传输单元进行了电路设计。特别是在详细对比CMOS与CCD在结构、性能上的各自的优缺点后,选择了CMOS数字图像传感器作为本系统的图像采集单元。3,根据摄像机系统的工作原理,利用CPLD设计了存储器接口管理电路模块,并对各个模块进行了功能仿真和验证,达到了预期效果。设计了单片机工作程序,包括单片机OV9653初始化、图像数据上传以及中断处理子程序模块。4,根据本摄像机系统的工作原理,设计了系统实验板。利用RS422串口通信获得了二进制图像数据,验证了系统方案的可行性。
参考文献：
[1]. 基于MIPI接口的背照式CMOS数字影像系统的研究[D]. 陈定定. 复旦大学. 2013
[2]. 基于ARM的CMOS数字图像传感器图像采集系统的研究与设计[D]. 张磊. 哈尔滨工程大学. 2008
[3]. 基于图像超分辨率重建的CMOS图像传感器关键技术研究[D]. 蔡俊. 上海大学. 2016
[4]. 像素级CMOS数字图像传感器的研究[D]. 潘银松. 重庆大学. 2004
[5]. 高速CMOS数字图像系统设计研究[D]. 许丹. 西安工业大学. 2007
[6]. 基于FPGA的双摄像头HDMI视频系统的设计与研究[D]. 刘刚. 兰州交通大学. 2016
[7]. 视觉传感器中高速图像处理的研究[D]. 黄建梅. 天津大学. 2006
[8]. 基于Blackfin DSP的图像采集处理系统[D]. 崔晓萌. 哈尔滨工业大学. 2007
[9]. 基于FPGA的钻头断刀与直径检测系统设计[D]. 谭斌. 重庆大学. 2010
[10]. 基于CMOS数字图像传感器的图像采集与传输系统的研究[D]. 秦亮. 天津大学. 2006
标签：自动化技术论文; 数字图像论文; cmos论文; 视觉传感器论文; 传感器论文; 视觉检测论文; 图像分辨率论文; 显示器分辨率论文; 像素分辨率论文; 图像像素论文; 信号传输论文; 相机论文; cmos图像传感器论文;