随着计算机技术的发展,图像处理、机器视觉等技术在自动检测、智能分析等方面得到了更广泛的应用。对于检测系统的体积、功能和灵活性方面,大部分现场提出了新的要求。针对自动检测和材料分析对于嵌入式处理系统体积小与功能强的要求,本文研制了基于软硬件协同设计、嵌入式操作系统和数字图像处理等学科相结合的嵌入式图像显微分析处理系统。　　 本文在介绍了嵌入式系统评价指标及可编程片上系统在图像处理领域发展现状后,论述了复杂算法求解时间与软硬件实现的关系,SOPC协同设计原理及可重构技术；分析了采用多处理器、多核进行算法加速求解的方法,它能够大幅度提高系统执行时间。在Xilinx FPGA上实现了图像显微分析系统。对比了SOPC片内处理器类型,选用PowerPC405处理器,并通过DCM、速缓存技术提高核心处理器工作频率及内存交换速率。以PowePC405处理器为核心进行FPGA单芯片设计,构建了异构CMP系统,给出了片上外围设备IP核地址分配情况。阐述了片上设备IP核与片上总线、总线桥之间的逻辑关系、连接情况,以及自定义IP核VIDEOCAPTURE接口及应用流程。在嵌入式操作系统层面上,阐述了SOPC与通用ASIC的异同点,分析了片上外围设备硬件信息与嵌入式Linux操作系统之间的逻辑关系,并完成了嵌入式Linux、图像界面、视觉库的移植和实现,给出了视频解码芯片TVP5150配置流程及其嵌入式Linux下配置控制器驱动的实现方法,并阐述了VIDEO CAPTURE自定义IP核捕获图像数据工作流程及数据封装方法。最后以嵌入式金相显微分析系统为例,针对嵌入式系统中软件运行图形预处理算法速度慢的问题,重点设计多核及多处理器协同工作,运算速度加速高达10倍,显著地缩短了求解时间。