一種基于拜耳插值算法的圖像設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、在信息化時代的今天，人們對于信息量的需求增大，而信息的復(fù)雜性也在增加。有時候需要傳遞的信息很難用文字描述，將信息用圖像記錄下來成為了大多數(shù)人更好的選擇。現(xiàn)在是屬于互聯(lián)網(wǎng)的時代，各式各樣的圖像在微信，朋友圈，微博等互聯(lián)網(wǎng)工具上呈現(xiàn)，為了把人的真實意圖傳遞出來就必須讓發(fā)布的圖像接近于真像。因此各大手機、平板制造廠商都在不斷改良攝像頭一端的技術(shù)和設(shè)計。
　　現(xiàn)在的數(shù)字相機生產(chǎn)廠家大多采用CCD或CMOS圖像傳感器，并在傳感器表面覆蓋上一

2、層彩色濾波陣列，簡稱 C FA，其作用顧名思義，即濾波。經(jīng)過濾波后，每一幀圖像會有很多像素點，每個像素點只能獲得物理三基色（紅、綠、藍）的一種分量。這是一種不完整的圖像，為了獲得全彩色的圖像，必須依靠插值算法獲得一個像素點的另外兩種顏色分量。這個過程通常稱為彩色插值，其中拜耳插值算法是應(yīng)用最為廣泛的一種插值算法。
　　在相機前端，CCD或CMOS圖像傳感器捕捉的圖像經(jīng)過濾波后，得到的是未經(jīng)加工的圖像，稱為RAW格式圖像。這種格式的

3、圖像是相機拍攝到的圖像，它并未經(jīng)過處理，所以不會造成信息丟失。然而 RAW文件有許多缺點：RAW格式的圖像保留了圖片所有的信息，所以文件非常大，耗費時間非常長，需要的存儲空間也較大，這對于照片的存儲、傳輸造成了十分大的影響。此外，RAW格式的圖像需要用專用的軟件打開，一旦計算機中沒有安裝這種軟件，將無法打開圖像，帶來了諸多不便，且一旦計算機更新后無法安裝特定的軟件也無法打開文件。用軟件打開圖像的速度也比較慢。綜上所述，RAW格式的圖像文

4、件對普通用戶來說極其不便。
　　本文基于Bayer插值算法，將RAW格式圖像轉(zhuǎn)換成RGB格式圖像。RAW格式圖像每個像素點僅有一種基色，而RGB格式每個像素點均有三種基色。通過設(shè)計一種拜耳插值的算法，使得得到的RGB格式圖像更接近于真實圖像。為了提高每一幀圖片的質(zhì)量，改良原來算法中的設(shè)計，在計算每一個像素點的另外兩種顏色分量時用到該點周圍7x7方格內(nèi)像素點分量的值，使得計算的結(jié)果更加精確。為了提高每一幀的圖片的傳輸速度，本次設(shè)計在

5、計算顏色分量時采用了流水的設(shè)計方式。為了能夠滿足時鐘頻率，規(guī)定每一次計算時的加減法符號數(shù)目小于等于三個，對于計算時用到的乘除法，本次設(shè)計將乘除法的乘數(shù)或除數(shù)規(guī)定為常數(shù)，即將乘除法轉(zhuǎn)換成加減法，減少了計算時組合邏輯的復(fù)雜性，同時又能進一步滿足更高時鐘頻率，且對圖像的失真影響不大。
　　本次設(shè)計是由Verilog HDL語言設(shè)計，通過NCVerilog工具在24Mhz頻率下進行仿真，通過對比仿真時序圖與設(shè)計的時序圖，驗證了模塊代碼時序