图像采集处理系统是用设备来捕获客观世界的图像和特征,其主要是完成图像信号的采集、处理、存储等功能。图像采集处理系统在当今工业、军事、医学等领域都有着极其广泛的应用。基于现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)的图像处理系统正得到人们日益广泛的重视与研究。FPGA是当今运用极为广泛的可编程逻辑器件,具有很强的动态配置灵活性,能在设计上实现硬件并行和流水线技术,具有处理速度快、处理系统通用性与可移植性强的明显优势,非常适合视频图像的实时处理。国内目前正陆续开展基于FPGA的图像处理系统的研究,但在硬件平台的设计、逻辑与输入输出接口资源的搭配以及处理算法的优化等问题上,与国外还有较大差距。在这样的背景下,首先本论文采用高性能CycloneII系列的FPGA芯片作为图像处理系统的核心,配合MICRON公司的数字CMOS图像传感器和PSC公司的SDRAM存储芯片来构建图像采集处理系统;然后在总体设计的基础上,通过研究系统接口控制、资源分配技术与算法处理模块,搭建了基于FPGA的图像采集处理系统,实现对视频图像的实时采集、存储、预处理与显示。本文详细分析了系统中不同功能模块的工作原理、数据通信特点以及设计要求。在此基础上,结合FPGA的流水线技术和并行处理的编程思想,在QuartusII 8.0可编程逻辑器件开发平台上,本文采用Verilog硬件描述语言具体设计并实现了:图像采集模块、色彩复原模块、图像存储控制模块(SDRAM控制器)以及VGA显示控制模块。然后采用QuartusII 8.0自带的嵌入式逻辑分析仪并结合示波器来观测和分析了设计结果,通过反复的调校,最终达到了系统设计要求。在图像预处理算法上,着重分析了采用中值滤波来进行图像降噪的基本原理和算法特征,结合实时处理速度和节省系统资源的要求,选取了一种改进型的快速中值滤波算法,并在FPGA平台上进行了硬件实现与结果测试。最后利用QuartusII自带的功率分析工具(Power play early estimation)分析了整个系统的功耗情况,给出了降低功耗的一些途径。同时分析了整个系统的资源消耗情况,结果表明本系统只消耗了很小一部分硬件资源,这为后续的图像处理提供了条件。