结合CMOS图像传感器(CIS)自身特点及发展现状可知,将CIS同图像处理模块片上集成,是其发展的主流趋势。通过对图像处理算法进行优化,在提高算法处理效果的同时降低硬件消耗,可以避免对CIS产生较大噪声影响,有利于提高图像质量、节省面积和功耗。本文对两个重要的图像处理模块:自动白平衡模块和对比度增强模块,进行算法优化和硬件验证,主要内容包括:算法提出、软件建模、效果分析、精度分析、硬件实现、FPGA测试平台搭建、硬件调试验证、结果分析及DC综合等。在白平衡方面:本文提出了一种基于色差的自动白平衡算法,通过色差比较滤除色块内部点,使得色温统计更加准确。色差比较选用CIE 1976 Lab色差公式,根据硬件实现要求,采用分段线性拟合,并对拟合精度和调节效果进行主观评价和客观分析。本文提出的同曝光结合自动对比度增强算法,连接了图像采集领域和图像后处理领域。前者通过减小曝光目标值,提高对高亮度区域信息的捕捉能力;后者在保证增强前后灰度级不损失的前提下,对低亮度区域进行增强,实现明暗区域兼顾的目的。最后从主客观两方面出发,确定曝光参数、分析比较增强结果。为了测试两算法的硬件实时工作情况,搭建了FPGA测试平台。平台搭建工作包括编写和调试以下辅助模块:控制信号传输模块、插补模块、自动曝光模块、灰度世界白平衡模块等。通过对白平衡模块和对比度增强模块硬件调试结果分析,表明两算法调节效果显著,模块工作正常,符合设计要求。FPGA综合和DC综合均表明设计能够满足时序要求,在较低的硬件开销下,取得了较好的图像效果,完成了预定设计目标,可以同CIS模块进行集成。