可编程嵌入式技术是目前国内外在电子信息领域的研究热点,其中基于可编程片上系统的SOPC技术是其中的关键技术,它将并行计算和并行结构集于一身,能够以极快的速度实时地完成图像处理任务。本文对比分析了各种图像采集和处理方案的原理和特点,提出一种FPGA内嵌NiosⅡ软核处理器的图像采集处理系统的设计方案,详细论述了图像采集处理系统硬件电路的设计方法。应用SOPC技术来探索实时图像处理和视觉计算以及解决当前图像处理领域存在的问题有着重要意义。本文针对以下三个方面进行研究并取得一定的成果:(一)高速图像处理硬件解决方案的研究通过分析现有的几种实现高速图像处理的方法的优缺点,得出利用SOPC进行图像处理在处理速度和开发周期方面具有优势的结论,提出了基于SOPC技术的高速图像处理系统的方案,并构建了其硬件平台。(二)基于SOPC的图像处理的研究分析图像处理的特点及其基本的方法,初步研究了基于SOPC的图像低层次处理的硬件化方法的实现。对数字图像滤波方法进行了对比分析和优化,由FPGA实现了快速中值滤波算法;分析了利用Sobel算子和系统级并行流水线进行图像边缘检测的硬件电路设计的优点及可行性;采用基于系统级流水线的滤波器设计方法,用以优化平衡性能要求和设计大小的实际限制。由于采用的都是基本算术逻辑运算,完全能够保证处理的实时性。(三)硬件系统平台的搭建利用QuartusⅡ软件设计整个系统的电路,通过VHDL硬件编程实现了对图像传感器CCD、AD模数转换器等的控制,完成了对图像传感器输出数据的采集、存储和显示,把固有的组件和自定义组件组合起来形成SOPC系统,在NiosⅡIDE中完成滤波器算法的设计,最后在Altera的EP1C12Q240C8开发平台上进行下载验证实验,实验结果表明了所设计的图像采集处理系统的正确性。