傳感器端口，具有自動的黑電平校正：這對于檢測和配置圖像傳感器寄存器和采集圖像數據來說是必需的。

　　黑電平校正：每個顏色通道都有一個時間相關的偏移。彩色處理需要線性信號處理，因此所有信號必須沒有任何偏移。CMOS圖像傳感器有所謂暗行輸出來衡量每個顏色通道的平均偏移。黑電平校正減去專用彩色通道，基于線路的基準噪聲，達到最佳的黑電平結果。

　　自動曝光：自動曝光模塊的目的是要不斷調整曝光，以適應實時的不斷變化的光線條件。

　　線性：例如，AptinaMT9Mo24/34HDR傳感器，每顏色通道輸出20位信息。為了盡量減少傳感器輸出的實際線路的數量，Aptina使用智能壓縮機制將這一數據壓縮到12位。線性化就是將這12位數據解壓縮恢復到原來的20位的過程。

　　缺陷像素校正：由于制造工藝而造成的傳感器中死的或熱像素，需要使用缺陷像素校正模塊進行修正。此模塊使用基于相同顏色通道的相鄰像素插值法糾正了缺陷的像素值。典型的糾正方法包括冷或熱像素檢測，使用當前像素鄰域中值或平均值估計。

　　2-D降噪：除冷、熱噪點外，傳感器像素可以隨機成為幀噪聲。這意味著它們輸出與鄰近像素相比過高或過低的強度。基于相同顏色通道的相鄰像素的插值法進行2D降噪來糾正噪聲像素，與缺陷像素校正模塊的工作原理大致類似。

　　De-Bayering(彩色濾波陣列插值)：傳感器上的每個像素都有一個所謂的Bayer濾波器，使用三種顏色：紅色、綠色或藍色中的一種。因此，三分之二的色彩數據丟失，由此產生的圖像是三種顏色產生的馬賽克。要獲得一個全彩色圖像，各種去馬賽克算法，用于為每個像素使用插值算法得到一組完整的紅色、綠色和藍色的值。

　　色彩校正矩陣(CCM)：圖像傳感器通常提供錯誤的顏色再現，由于所謂的跨色彩影響，這是由于像素間的信號串擾引起的。這種效應會導致錯誤顏色的圖像(如：偏藍的綠色)。色彩校正牽涉到復雜的像素數據的矩陣乘法來達到純正的顏色。

　　自動白平衡(AWB)：傳感器不擅長的“識別”色彩。AWB調整圖像中的其他顏色，通過所謂的“灰色世界”算法推斷出圖像中的白色從而進行參考。AWB??通過檢查入射光頻率(或波長)來確定白色，并呈現自然色彩的圖像。

　　伽瑪校正：傳感器像素以線性的方式對入射光強度作出反應。為了能夠為常見視頻系統提供像素數據，如顯像管的對數響應，可能需要轉化為一個非線性的值編碼。伽瑪校正提供了這種轉換。

　　高/寬動態范圍(HDR/WDR)處理：這就是將20個像素的傳感器數據映射為8位RGB數據的模塊，從而在顯示出來的圖像中呈現圖像中的明亮和黑暗區域。需要一條寬的內部流水線來確保暗部的細節沒有丟失，甚至當侵入者直接將閃光照射到攝像機鏡頭。HDR與快速自動曝光算法密切配合工作，能在變化的光線條件下迅速調整曝光。

　　圖2HDR處理后的圖像：強閃光從10英寸的距離直接射到鏡頭，沒有造成圖像丟失

　　除了已經提到的ISP模塊，實際應用的數據包括統計引擎、生成系統中特定模塊使用的圖像柱狀圖、一個LatticeMico32軟處理器用于動態流水線控制、一個I2C主控用于控制各種信號、一個HDMIPHY模塊用于直接從FPGA驅動HDMI信號，甚至標志圖形的疊加。這說明了可以使用低成本、低功耗的FPGA，如LatticeECP3-35，來實現整個圖像信號處理流水線加上HDMI輸出。內部HDR流水線為32位寬，可以提供192dB(20log2**32)的高動態范圍。在這個實際的應用中，使用具有120dB動態范圍的傳感器，限制HDR為120dB--仍然是任何FPGA可實現的最高值。實際的應用能夠處理每秒60幀的1080p圖像，同時提供120dB的高動態范圍。

　　在HDR圖像信號處理中使用FPGA的優點

　　低成本:如上所述，一個簡單的低成本33KLUTFPGA可輕松處理一個1080p60流水線。使用LatticeECP3-35實現的1080p60HDR攝像機的元器件材料主要包括傳感器、FPGA和相關的時鐘振蕩器、電阻和電容、穩壓器、一個HDMI連接器和鏡頭組裝。

　　高性能:顯示的實現提供了120dB的HDR、1080p60性能、業界最快的自動曝光和極高質量的自動白平衡。

　　低功耗:LatticeECP3與競爭對手FPGA或DSP相比，具有極低的靜態和動態功耗。

　　DDR3支持：FPGA支持DDR3的使用。制造商希望在他們的設計中加入幀緩沖存儲器，可以利用這種功能在其攝像機設計中使用高性能、低成本的DDR3存儲器。

　　低功耗的SERDES：一個低功耗具有SERDES功能的FPGA使制造商能夠在FPGA中直接實現HDMIPHY，提供HDMI功能，無需增加一塊外部HDMI芯片的成本。

　　綜述

　　低成本、低功耗FPGA非常適合用于處理安防應用中需要使用百萬像素傳感器和攝像機中的HDR功能而引起的信號處理負荷的大量增加。可編程FPGA還提供了前所未有的靈活性。FPGA的實現提供了高動態范圍的高性能ISP流水線，其成本等于或低于傳統的圖像信號處理方法。