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20世纪90年代以来,随着超大规模集成电路(VLSI)的高速发展,CMOS图像传感器也呈现出良好的发展势头,与CMOS图像传感器配套的图像处理算法和SoC芯片的研究也日趋升温。未来几年,CMOS元件将进一步占领消费类数码相机市场。CMOS图像传感器的广泛应用将带动一系列图像处理(ISP)核心技术的快速进展,本文所研究的颜色重建和颜色校正技术便是数字图像处理中针对颜色处理的核心技术。本文的颜色重建和校正系统主要包括自动白平衡(Auto White Balance,AWB),颜色插值(Color Interpolation,CI)和颜色校正(Auto Color Correction,ACC)三种图像处理技术。颜色插值和颜色校正处理的位置相对固定,一般对Bayer格式的图像插值之后,随即进行颜色校正处理。插值之后,处理的数据量将是插值之前数据量的3倍。为了节省硬件单元,本文把自动白平衡处理放在颜色插值前进行;另一方面,本文提出的颜色校正方法要求图像必须经过白平衡处理。基于以上考虑,该系统中各模块的顺序依次为自动白平衡,颜色插值和颜色校正。本文的主要创新之处是基于Lab颜色空间的颜色校正方法的研究。通过分析图像产生色偏的原因,讨论常用颜色校正方法及其存在的问题,基于Lab颜色空间,运用数学中的求导、求解均方差最小化问题等方法推导校正矩阵,所得矩阵可以直接对RGB图像进行颜色校正处理。矩阵推导简单,硬件电路设计满足图像处理实时性要求。最终将自动白平衡(AWB)、颜色插值(CI)和颜色校正(ACC)集成到一起,在Altera公司的Cyclone系列EP1C12Q240C8型号的FPGA上进行验证。插值后图像G分量的PSNR值可达45.8463,校正之后图像色差平均减少约15%左右,同时颜色校正是基于Lab颜色空间进行的,更符合人眼的视觉特性。