图像处理技术已经逐渐融入人们的日常生活之中,其特点是数据运算量大、处理速度高。现场可编程器件(FPGA),其丰富的内部逻辑存储资源、高处理速度和可移植性等,使其广泛应用在实时图像处理中。本文设计采用Altera公司的FPGA芯片,使用Verilog HDL硬件描述语言编写。结合Quartus II以及ModelSim仿真验证,实现系统FPGA实时Sobel图像边缘检测优化设计。通过系统方案论证设计出硬件方案,其中主要包括视频图像采集、SDRAM缓存存储、中值滤波、Sobel边缘检测优化算法运算和VGA显示。首先,通过CMOS摄像头采集实时视频图像,然后经过FPGA数据格式转为二值图像缓存至SDRAM中,再从SDRAM中读取数据进行快速中值滤波降噪处理,滤波后数据送入Sobel边缘检测优化算法模块,最后将系统算法设计结果在VGA本地实时显示。在设计过程中,充分利用硬件资源的前提下,通过算法改进和优化,尽可能发挥FPGA并行性和流水线操作结构的优势。本文的核心内容是Sobel算子边缘检测算法的硬件实现。本文提出一种快速中值滤波算法,可以快速获取目标中值,满足实时性的快速响应要求。对比传统的Sobel算子的水平和垂直两个方向,本文在此基础上增加两个方向模板,即共采用4个Sobel算子方向模板进行算法优化。结果表明,本系统能实现实时视频图像边缘检测的功能,并且优化后算法边缘检测精度更高、抗噪声能力更好。