目前,计算机软件技术为视频图像处理技术提供了很好的发展平台,计算机处理器强大的处理能力在各种视频图像处理算法上也得到了良好的应用。高集成度、高性能、低功耗的现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)器件为视频图像系统设计者提供了广阔的发展前景,FPGA独特的性能优势在嵌入式视频图像处理系统中占据着非常重要的位置。目前很多高校都开设了FPGA的理论教学课程,为了增强教学的实践环节,本论文通过设计FPGA实现部分视频和图像处理技术,希望在两方面起到有益作用,一是基于嵌入式思想将计算量较大的视频和图像处理算法通过硬件实现以加快运算速度并降低硬件成本;二是为FPGA的教学提供较好的实践范例,使FPGA的教学生动有趣,使学生易学易懂,并通过范例可以学习系统编程,提高动手实践和应用的能力。本论文设计的系统以Alter公司的Cyclone IV系列做为核心器件,详细介绍了在该芯片上的逻辑系统设计,包括摄像头配置模块、数据采集模块、SDRAM模块、VGA控制器模块以及各种图像算法模块等。在此基础上重点研究了图像滤波算法中的中值滤波、高斯滤波和常用的四种边缘检测算法。针对传统中值滤波中排序次数过多的缺点,本文提出了一种快速中值滤波算法减少了排序次数;为了提高Laplace边缘检测算法的精度,提出了提取更多方向的边缘检测来提高精度;为了节省系统的硬件资源对高斯滤波和Sobel边缘检测算法采用了位移优化处理,并通过系统的资源使用报告来证明这种设计的优势,同时使用Modelsim对其进行仿真实验证明FPGA并行处理和流水线设计的速度优势。系统设计完成后,搭建实验平台,对系统进行实验测试和数据分析。实验效果显示本文设计的中值滤波和高斯滤波分别对椒盐噪音、高斯噪音有较好的抑制作用,同时能够满足快速实时滤波的要求。实验效果也显示对Laplace算法的改进可以提高检测精度。最后在四种边缘检测对比中也可以看出Sobel算法的检测效果最好。实验结果说明本系统能够满足快速实时处理视频图像的要求,可以应用于实际的工程实践,同时也为FPGA的教学提供了较好的实践范例。