图像去噪作为图像处理流程的基础环节,是提高图像质量获取更多细节的必要步骤,在多媒体通信广泛应用的今天变得愈加重要。本文主要对图像去噪算法尤其是三维块匹配(BM3D)算法进行深入研究,并采用SOPC技术流程建立基于FPGA的嵌入式系统实现图像获取、去噪和存储等过程。三维块匹配去噪算法结合局部和非局部的思想,具有非常好的去噪效果,但其中相似块匹配、三维变换等计算过程需要缓存大量数据而存在运算复杂、处理速度低等不足。本文给出了两种优化方法：半局部法和方向匹配判断法,在保证去噪效果的前提下提高了运算处理效率,也为FPGA的硬件实现奠定基础。本文重点设计采用SOPC技术流程在FPGA中实现优化后的BM3D去噪算法。SOPC Builder搭建Nios Ⅱ处理器硬件系统,通过Avlaon总线连接片内存储器、片外SDRAM等外设组件。Nios Ⅱ处理器实现核心去噪算法,并通过SPI总线控制读取SD卡中的原始图像,最后将去噪后图像写入SD卡中。运行结果表明硬件系统图像去噪效果出色,与算法仿真结果保持一致。相对目前绝大多数图像去噪算法停留在使用高级编程语言的仿真阶段,本课题不但在BM3D算法层面给出了两种优化方法,而且提供了一种基于FPGA的可行性的图像去噪的嵌入式系统方案,既符合当前基于软核处理器图像处理系统的研究热点,又灵活、便捷且完整地实现了优化的BM3D算法去噪过程。