本文设计了一种基于FPGA的图像处理系统,设计以Altera Stratix系列的高性能器件FPGA为核心器件,以高读写速率、大容量的DDR3 SDRAM为外部存储器,以千兆以太网为数据传输方式。系统主要包含了图像采集电路、图像数据存储电路、FPGA外围电路、千兆以太网数据传输接口电路以及上位机等部分。硬件部分主要研究了FPGA外围电路设计、CameraLink图像采集电路设计、DDR3与FLASH存储器电路设计、千兆以太网接口电路设计等。本文中还研究和设计了基于Verilog语言的Sobel算子边缘检测算法,用来识别烟叶中的烟梗,算法的实现主要包括图像数据的采集模块、图像数据传输与预存模块以及Sobel算子运算模块等。最后给出综合软件测试,将设计的边缘检测算法对采集的烟叶图像进行烟梗识别,在测试中调节阈值将烟梗识别出来,实验结果表明此算法达到了识别出烟梗的目的。除此之外,为了保证系统硬件的稳定,研究了SI与PI理论,并在研究理论基础之上使用Allegro PCB SI软件对DDR3 SDRAM的关键信号进行了SI仿真,并将分析结果应用在PCB设计中。对系统电源部分,使用Ansoft的Siwave和Designer软件对FPGA与DDR3的开关同步噪声SSN仿真,以及对系统电源进行了谐振仿真,最终将仿真分析结果应用于PCB实际设计中。