信息技术的发展为三维目标的重建提供了可能，使用三维图像来表示研究目标内部信息的方法被称为可视化技术，它能够在三维图形世界中直接对具有形体的信息进行操作，并且直接和计算机进行交流。三维可视化技术赋予人们一种仿真的、三维的并且具有实时交互的能力。　　 但是，在三维可视化算法中，需要对大量的数据进行直接处理，计算量巨大，对计算机速度要求非常苛刻，这极大的限制了它的广泛应用。对于三维可视化算法的研究来说，除了要保证有效的图像生成，还有一个很重要的方面就是如何提高三维图像处理系统的运行速度，以便可以对图像的进行实时交互操作。毫无疑问，采用硬件加速技术是很好的方式之一。　　 传统的基于切片的三维目标可视化是基于并行的切片，这要求使用价格昂贵的定位设备和操作平台。现在，便携式的三维图像处理系统应用越来越广泛，因此必须设计新的基于非规则切片的算法。在本文中，有别于传统的采用GPU图像加速卡的方式，提出了使用大规模可编程电路(FPGA)设计和实现基于非规则切片的三维图像处理算法。使用FGPA流水线设计方法可以实现程序的真正并行运行，显著地提高三维图像处理系统的速度。　　 根据上述特点在本论文中主要探讨了下列问题：　　 1.三维图像前处理基本操作的硬件实现，其中包括对比度的增强，插值计算，坐标变换，并且实现了在数字图像算法中经常用到的，但不被硬件开发工具所支持的基本运算，如除数不等于2的整数次幂的除法器，矩阵乘法运算，三角函数运算等等；　　 2.在使用便携式设备的条件下三维数据的填充问题，使用非规则切片时，必然存在大量的没有被扫描到的体素，为此根据三维矩阵的结构特点提出、并用硬件的方法实现了新的填充算法；　　 3.三维面绘制算法的改进和硬件实现，使改进后的算法更适合于用FPGA来设计，这对于三维图像的实时显示有重要的意义，同时对未来的三维图像专用芯片的结构方案进行了分析。