随着信息技术的高速发展,图像采集与处理系统的重要性愈发突出。如今,在军事、工业、医疗等诸多领域,图像采集与处理系统都有着广泛的应用,如图像识别、可视电话、监控系统、医疗成像等。稳定性高、处理数据能力强、成本低的图像处理系统,已经成为研究的重点。软件处理图像的方法无法满足实时性的要求,而图像处理专用芯片ASIC开发周期过长,利用FPGA来开发则可以较好地解决这些问题。FPGA具有并行处理的优势,能够极大地提高实时性效果,且灵活性高,可以根据需求设计逻辑电路,实现图像处理算法。本文主要是对FPGA的图像高速采集与处理系统进行研究。在边缘检测算法问题上,对边缘检测的数学模型以及常用边缘检测算法的理论和特点进行研究,结合FPGA适用于结构简单算法和数据量大的应用这一特点,最终选择了Sobel以及Kirsch算子做为系统的边缘检测算法；硬件设计主要包括对系统主要元器件进行选型,并对系统硬件电路进行设计,整个系统硬件包括FPGA最小系统电路以及最小系统外围电路；在软件设计方面,完成SCCB总线配置摄像头、SDRAM控制器以及VGA显示控制器的驱动设计,并通过仿真验证,从而使系统可以实时采集并显示图像；在算法实现方面,给出了色彩空间转换、Sobel算子、Kirsch算子的详细设计方案,并对Kirsch算子进行改进,得到自适应阈值Kirsch算子,最后结合图像形态学闭操作对边缘检测的图像进一步处理,以上算法均通过FPGA实现。从系统图像处理的结果分析上看：采用Sobel算子进行图像处理后,大致可以得到比较完整的图像边缘；和Sobel算子相比,Kirsch算子为8个方向进行检测,处理后的图像边缘细节有所增加；自适应阂值Kirsch算子相比以上两种算子,可以更多检测到亮度较低和亮度较高区域的边缘,边缘处理效果最佳。整个系统实现在quartus Ⅱ软件下进行开发,采用Verilog语言进行逻辑设计,并通过modelsim软件进行仿真验证。以上分析与实验结果可知：本系统可以较好地实现图像高速采集和图像算法处理,而且图像采集达到25帧,能够实时显示图像处理的结果,有较高的实际应用价值。