在飞机、导弹等空中目标的飞行试验中,需要实时采集空中飞行目标的图像信息,通过后期数据分析评估飞行试验任务的完成情况。受限于目前图像采集系统普遍存在体积庞大、硬件成本高、不支持远程操作等缺点,本文设计并实现一款针对空中飞行目标的小型化光电图像实时采集系统。该系统主要完成空中目标飞行试验高帧频图像数据的采集存储以及图像数据的事后处理工作进行目标脱靶量测量,同时具有成本低、扩展性强、可远程操作等优点。本文主要的工作内容如下:(1)结合应用课题的技术指标和功能要求,综合考虑性能、可扩展性以及系统功耗,提出系统的总体设计方案。依据总体设计方案,将系统进行模块划分,设计基于FPGA的图像采集单元和主控单元,基于ARM的数据压缩与发送单元,以及远程控制单元与图像信息处理单元。模块化设计可以充分利用系统的硬件资源,减小系统的二次开发成本,提高系统的扩展性。(2)依据总体方案,介绍系统的整体工作流程,阐述各子单元模块的功能需求,设计并实现模块之间的数据交互接口,形成系统的数据传输网络,其中采用无线传输实现系统的远程操作功能。(3)依据各子单元模块的功能分配,完成图像采集单元与主控单元的硬件电路设计,同时实现各子单元模块图像数据流传输逻辑以及外部设备的控制逻辑。为使系统具备体积小和易扩展的优点,硬件电路设计采用接口板与核心板结合的方式实现;为了能够解决各模块之间大量高速图像数据交互的问题,逻辑实现过程中采用总线仲裁和乒乓操作保证图像数据传输的准确性和高效性。同时介绍并实现系统的算法,并设计上位机软件实现系统控制以及目标脱靶量测量等功能。(4)根据系统的性能指标制定完善的测试方案和流程,配合上位机软件完成系统功能测试,确保系统可以稳定运行。最终测试结果表明系统满足指标要求,实现分辨率为640?512、帧频为100Hz图像数据的存储、实时显示、下载以及目标脱靶量测量等功能。本文设计的光电图像实时采集系统可以解决图像采集与存储的工程应用需求,该系统具备功耗小、易便携、可远程操作等优点,可以为其他图像采集与存储系统的设计提供参考。