基于FPGA的数字相机自动曝光技术研究

发布时间：2017-04-13 08:07

  本文关键词：基于FPGA的数字相机自动曝光技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代图像技术的发展,尤其CCD相机水平的不断提高,使得它在军事、工业等领域有着重要的应用,同时也对图像的质量提出了更高的要求。对于动态范围大且品质优良的相机,如果还不能保证图像质量,那么利用CCD的自动曝光能力来改善图像无疑是一个最好的方法和手段,然而,目前数字相机自带的自动曝光是通用化的,对一些特殊的需求是不适合的。因此有必要对数字相机的自动曝光技术进行研究。本文针对传统的自动曝光算法不能满足特殊光照条件下的场合,在研究数字相机的工作原理及特点的基础上,实现一种以现场可编程逻辑器件FPGA为控制核心的数字相机自动曝光系统。工作在外触发下的数字相机通过Camera Link接口作为图像数据输入,利用FPGA的高速并行性特性完成了高帧频数字图像的采集、数据流的缓存控制,并且综合分析了基于图像熵的图像分区自动曝光的原理和过程,给出了FPGA实现自动曝光的方法,最后得出的曝光参数输出给相机以达到合适的曝光。经实验验证:本系统的自动曝光技术不但适用于普通光照,而且在特殊光照条件下仍然能够较好的曝光,不受光照条件的影响。
【关键词】：FPGA 自动曝光 图像熵 CCD 外触发方式
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-11
• 1.1 课题的目的和意义8
• 1.2 国内外发展情况8-10
• 1.3 论文内容安排10-11
• 第2章 数字相机自动曝光基本原理11-16
• 2.1 图像亮度的决定因素11-12
• 2.2 自动曝光实现方式12-13
• 2.2.1 光学方式12
• 2.2.2 电子学方式12-13
• 2.3 自动曝光依据13-14
• 2.3.1 中间亮度标准13
• 2.3.2 图像熵13-14
• 2.4 测光结果与曝光关系分析14
• 2.5 本章小结14-16
• 第3章 数字相机自动曝光技术16-23
• 3.1 已有自动曝光技术16-19
• 3.1.1 基于中间灰度自动曝光技术16-18
• 3.1.2 基于亮度直方图自动曝光技术18
• 3.1.3 其它自动曝光技术18-19
• 3.2 基于图像熵的图像分区自动曝光技术19-22
• 3.2.1 图像区域分割19-20
• 3.2.2 依据图像熵选取目标区域20
• 3.2.3 依据图像熵获得加权亮度及自动曝光时间参数20-22
• 3.3 本章小结22-23
• 第4章 系统硬件设计与实现23-41
• 4.1 系统总体设计方案23-24
• 4.2 数字相机选型24-25
• 4.3 Camera Link图像采集单元设计25-31
• 4.3.1 Camera Link接口25-28
• 4.3.2 Camera Link接口硬件电路设计28-31
• 4.4 FPGA图像采集处理单元设计31-35
• 4.4.1 FPGA简介与开发流程31-32
• 4.4.2 FPGA器件选型32-33
• 4.4.3 FPGA硬件电路设计33-35
• 4.5 SDRAM乒乓缓存单元设计35-37
• 4.5.1 SDRAM器件选型35-36
• 4.5.2 SDRAM乒乓缓存硬件电路设计36-37
• 4.6 图像输出单元设计37-39
• 4.6.1 VGA图像显示器件选型37
• 4.6.2 VGA图像显示电路设计37-38
• 4.6.3 图像输出电路设计38-39
• 4.7 系统印刷电路板电磁兼容性考虑39-40
• 4.8 本章小结40-41
• 第5章 系统软件设计41-52
• 5.1 系统整体软件设计41
• 5.2 FPGA开发环境介绍41-42
• 5.3 CCD相机数据采集模块设计42-46
• 5.3.1 CCD相机串口初始化43-44
• 5.3.2 CCD数据采集44-46
• 5.4 FPGA自动曝光图像处理设计46-47
• 5.5 SDRAM图像乒乓缓存设计47-49
• 5.6 VGA图像输出显示设计49-51
• 5.7 本章小结51-52
• 第6章 系统调试与实验结果52-61
• 6.1 系统板级搭建52-53
• 6.2 CCD相机控制与采集时序53
• 6.3 SDRAM乒乓缓存控制时序53-55
• 6.4 VGA图像输出控制时序55-56
• 6.5 基于图像熵的图像分区自动曝光技术结果分析56-60
• 6.6 本章小结60-61
• 总结与展望61-62
• 参考文献62-64
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果64-65
• 致谢65

  本文关键词：基于FPGA的数字相机自动曝光技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：303159