高速图像采集系统可以采集到人眼无法分辨的高速运动物体的运动状态,可以捕捉到高速运动物体的瞬间姿态,并将图像信息存储起来,这些图像数据或视频信息是后续分析研究高速运动物体运动规律的重要资源。国外发达国家高速图像采集系统的研究已趋于成熟,并且高速图像采集的帧频已经达到很高的速率,但国内的这方面的研究相对滞后,因此,研究一款高速图像采集系统具有重要意义。本文根据课题技术指标,研究了高速图像采集系统的关键技术。基本原理是高速图像传感器将光信号转换成电信号,主控器件用来初始化高速图像传感器,对图像传感器采集图像进行预处理,主要是滤除图像噪声,并控制将采集的图像数据缓存到SDRAM里,并实现图像的实时VGA显示,最终将采集的图像数据存储到SD卡。系统主要包括前端图像采集部分、图像预处理部分、图像存储部分和图像显示部分。采用安森美半导体公司的高速图像传感器LUPA300作为图像采集器件,核心控制器件选择Altera Cyclone IV系列FPGA EP4CE15F17C8N.整个系统分为硬件设计和软件设计,硬件设计包括前端成像板设计、FPGA控制模块设计、存储模块设计和显示模块设计。软件设计采用Verilog硬件描述语言在Quartus Ⅱ环境下分模块设计,主要包括LUPA300型传感器初始化模块、图像预处理模块、图像存储模块和VGA显示模块。最后,搭建实验平台对设计的高速图像采集系统进行验证,前端传感器的工作频率为80MHZ,采集深度为10位,在全分辨率640*480的分辨率下,每秒采集速率为249fps,工作稳定。