汽车工业的发展给人们带来很大便利的同时,也给交通系统带来了巨大的压力。其日趋明显的危害使人们更加关注汽车安全性问题。本文作为基于视觉的汽车自动防撞系统的前端图像采集与预处理部分,在解决汽车安全性问题上具有十分重要的意义。本文比较了计算机、DSP、ASIC和FPGA在嵌入式实时系统中的应用,分析FPGA在图像实时性处理方面的优势,研究FPGA设计上的灵活性、软硬件的可编程性、良好的集成性等特点,分析FPGA的设计流程及开发环境。结合实时图像处理数据量大的特点,确定FPGA作为系统的核心芯片。本系统主要由图像采集、图像存储、图像处理和实时显示等模块组成。图像采集部分采用模拟CCD图像传感器作为视频的输入,由视频AD芯片SAA7113完成模拟到数字信号的转换,FPGA完成对SAA7113的配置以及有效亮度信号的提取。由于图像采集模块获取的图像数据量十分可观,因此本系统采用一块32MB的SDRAM完成数据的存储。并在FPGA中实现了一个简化的SDRAM控制器,用以完成对SDRAM的初始化、定时刷新、连续读写等功能。图像处理模块实现中值滤波和边缘检测两种算法,在这两种算法的硬件实现中采用了流水线处理技术,显著提高了处理速度。实时显示模块将经过处理后的图像数据送至DA芯片,并产生出VGA时序,通过VGA显示器即可实时观察图像处理后的效果。另外,为了方便调试和程序设计,还在FPGA内部生成一个NiosⅡ内核及一些相关组件,包括两个双向PIO、Flash控制器等。其中两个双向PIO用来模拟Ⅰ~2C总线,完成对SAA7113的配置,Flash控制器用于与外部Flash芯片连接。本文重点在于系统硬件和接口模块设计。在硬件设计中,器件选型和PCB设计是难点;在接口模块中,图像采集与存储是难点;在图像算法方面,本文更注重其硬件实现过程。目前基于设计目标所开发出来的电路板已通过调试,并能实时显示处理后的图像。