随着多媒体技术和网络技术的迅速发展,数字图像处理被广泛地应用到各个领域中,人们对图像处理也提出了越来越高的要求。仅依靠软件实现的图像处理已经无法满足实时性、高效性等需求。另一方面,微电子技术的高速发展,使基于各种硬件平台的数字图像处理更显优势。本课题针对基于FPGA的数字图像处理方法进行了有益的研究,为后继开展以FPGA为核心的实时图像处理系统的应用开发以及新型数字图像处理算法的硬件设计奠定了基础。文中首先介绍了数字图像处理的相关知识及基本算法,并使用Verilog硬件描述语言实现了直方图均衡化、中值滤波、卷积运算、边缘检测和小波变换等基本算法的逻辑设计。本文在中值滤波的设计中选用的快速算法,以及在卷积运算中采用的树型移位相加乘法器,都发挥了FPGA并行处理的优势,这极大地节省了硬件资源,提高了处理速度。本文首先在MATLAB中实现了各算法的软件仿真,并以其结果作为参照,在Quartus II软件平台上进行各算法的逻辑设计。两种平台的仿真结果对比表明,针对同一幅图像,Quartus II的硬件仿真与MATLAB的软件处理得到的图像数据几乎一致。最后,本文还设计了以FPGA为核心的图像处理实验板,对仿真正确的各种算法逻辑进行了基于硬件平台的实验验证和性能分析。实验结果表明,使用FPGA进行图像处理,不仅能够获得很好的处理效果,而且处理速度也远远高于软件方法的处理效率,达到较高的工作频率,从而满足实时图像处理的要求。