伴随着计算机、电子信息的快速发展,SOPC技术、FPGA技术和图像处理技术在工业设计和制造领域得到了广泛的应用。微电子技术在我国乃至世界信息技术产业的发展中起着无可替代的作用,而微电子技术的基础与核心是集成电路(IC)产业,在集成电路的设计和加工产业中,硅集成电路占到重要位置,单晶硅棒的生产和制造也成为IC产业快速发展的基础。本文正是在这样的背景下,基于SOPC来设计和实现晶体生长中信息采集与处理系统。设计的目的和重要性在于,在整个视频采集和显示、图像处理与信息检测领域,引入小型化和智能化的嵌入式机器视觉系统,从而为满足工农业、服务业相关产品的检测需求进行有益的探索。本系统在确定以FPGA为开发平台的基础上,通过编写Verilog HDL程序和C程序,并搭建整个SOPC系统,来实现对晶体生长信息的采集与处理。根据系统设计的需要,将其划分为两大部分,即视频采集与显示的设计和单晶硅图像的处理和直径测量算法的设计。第一部分主要设计了I2C总线配置模块、ITU-R656视频解码模块、视频帧缓存模块、色彩空间转换模块和VGA控制模块,并配置了Nios Ⅱ软核处理器和相关外围器件,同时通过Avalon,总线将各个模块、处理器、外围器件连接起来,实现了整个SOPC系统的集成开发。第二部分主要针对采集到的单晶硅图像设计了灰度化、直方图分析、阈值分割和边缘检测等处理算法,提取出“释热光环”的边缘特征信息；在进行直径检测时,利用导流筒的“反射光圈”来标定像素当量,并运用“最小二乘法”来完成“释热光环”的圆弧拟合,从而实现对“释热光环”的检测,同时计算出单晶硅棒的直径信息。针对系统可能存在的误差,对其产生的原因进行了分析,并有效的进行误差修正,使整个系统的测量精度更高。本文所设计的系统是在FPGA的开发平台上搭建SOPC系统来实现晶体生长中信息采集与处理,相比于传统的实现方法,本系统结合了FPGA的技术优势和先进设计方法,具有体积小、效率高、成本低等优点。系统的进一步改进和完善能够在视频采集与处理系统、安防监控系统和视频传输系统等得到更加广泛的应用。