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随着计算机、多媒体和数据通信技术的高速发展，图像采集与处理被广泛应用于监测、遥感、影视制作、科研等诸多领域。本文针对图像采集过程中由于物理环境、成像方式和图像传感器质量的影响在图像中引入的噪声，结合图像采集设备和显示终端分辨率的多样化，以及图像降噪、缩放处理后的画质退化问题，设计包含降噪、缩放、锐化三个功能模块的图像后处理系统。 本文首先对图像降噪、缩放和锐化的现有算法进行介绍，包括算法原理、计算步骤、优缺点等。从应用需求角度出发，依据算法处理后图像的主观视觉效果和客观评价参数值，选择降噪和保边性能良好的增维型快速双边滤波降噪算法、算法简单易于实现的基于查表的双三次插值缩放算法和具有较低噪声敏感性的多方向边缘检测型锐化算法。 其次，在算法的硬件设计过程中，针对图像处理数据流通量大的特点，采用流水线设计，并使用多像素行缓冲区结构，提高数据并行处理能力。在降噪和锐化模块设计中充分考虑中间处理结果在前后级模块中的复用，节省面积和功耗。在缩放模块设计中，Y分量采用双三次插值，UV分量采用双线性插值。本文面向图像采集的后处理系统支持RGB888、RGB565、YUV420等多种色彩格式，支持最大输入图像分辨率为1600万像素，支持最大输出图像分辨率为2048×2048。 最后，使用NC-Verilog完成各子模块功能仿真，结合实验室芯片架构分别进行模块级和系统级仿真。仿真结果表明，本文设计的后处理系统可正确实现RGB/YUV间的色彩空间转换、快速双边滤波降噪、1/16x-4x的缩放和图像锐化功能。可进行单幅图像在4M以下的图像和视频采集的实时处理。