图像处理之自动白平衡算法研究及VLSI实现

摘要

在现代科技高速发展下，电子产品品种越来越丰富，性能越来越强大，视频和图像处理应用越来越多。图像处理单元在这些电子产品中地位变得日益重要。随着摄像头技术和像素日益进步，随手拍照在人们的生活中变得更加常见。由于应用广泛，人们对拍照的性能提出了更高的要求。
　　由于人们对电子产品要求是外形性能越来越强大的同时，外形更加轻薄和微型，这对芯片设计提出了更高的要求。所以本文中的图像处理电路设计尽量规模小，消耗的电路资源少，发热和功耗低，可重复利用等特点。本文阐述了针对各种电子产品中的图像处理模组中的图像处理电路中的自动白平衡算法的讨论、设计和实现。通过对各种目前已有的自动白平衡算法的研究和实践，同时考虑物理实现的难度和可能性以及算法的性能，本文提出了一种基于参考白点区域的自动白平衡算法。算法针对各种色温的参考白点区域的预定义，并以此为标准来筛选图像中的白色像素点，大大提高图像中参考白点的准确性。
　　论文首先讨论了图像处理的基础知识，并着重讨论了光的基本认识，人类视觉系统，色彩空间和色温的基础。在白平衡算法基础方面，论文着重讨论了关于白平衡算法的理论基础和目前流行的各种算法，并分别总结了各种算法优缺点和实际应用的问题。基于前人的研究上，论文提出自己的算法，详细阐述了算法的原理和流程。在硬件实现方面，本论文采用Verilog HDL语言编写代码，利用Cadence的Ncverilog仿真平台进行仿真验证;利用Altera的FPGA芯片做物理原型验证;利用Synopsys的电路综合工具Design Compiler对设计进行综合和时序分析，结果符合预期。最后，论文总结了论文提出算法和前人算法相比所具有的优缺点，并对未来做出一些展望。

目录

摘要

引言

第一章 绪论

1．1 图象处理的起源

1．2 图象处理简介

1．3 白平衡国内外研究现状

1．4 选题的目的和意义

第二章 白平衡的理论基础与算法研究

2．1 白平衡的相关理论基础

2．2 白平衡的算法研究

2．2．1 全反射理论算法

2．2．2 灰度世界算法

2．2．3 灰度世界理论和全反射理论正交组合算法

2．2．4 标准差加权灰度世界算法

2．2．5 亮度加权灰度世界算法

2．2．6 标准差和亮度加权的灰度世界算法

2．2．7 模糊逻辑算法

2．2．8 自适应自动白平衡算法

第三章 参考白点区域的自动白平衡算法

3．1 基于参考白点区域的自动白平衡

3．1．1 预定义参考白点区域

3．1．2 白点筛选

3．1．3 RGB均值与增益计算

3．1．4 色彩校正

3．2 各种算法的性能比较

3．3 几种算法的仿真结果

第四章 自动白平衡的VLSI结构设计

4．1 架构定义

4．1．1 系统定义

4．1．2 带宽需求分析

4．1．3 参考白点区域统计

4．1．4 筛选白点的方法

4．2 VLSI结构设计

4．2．1 模块划分

4．2．2 模块设计

4．2．3 仿真验证

4．3 FPGA验证

4．3．1 本文使用的FPGA开发平台

4．3．2 本文的FPGA验证结果

第五章 自动白平衡的逻辑综合

5．1 综合环境

5．2 综合流程

5．2．1 读入设计文件

5．2．2 设计约束

5．2．3 设计综合与结果报告

5．3 自动白平衡的综合结果

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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