基于偏振参数调制的非直观超分辨显微成像技术（Polarization parameter Indirect Microscopic Imaging,PIMI）是突破衍射极限实现纳米级光学显微成像的前沿技术,可用于物质结构空间变化成像和多维度的图像分析。PIMI算法需要通过远场的多张图像数据叠加反演出近场的一张图像数据,软件的实现方式,计算出一张近场图片的时间约10秒,远大于N张远场图片的采集时间,无法实现实时性采集;PIMI算法会随着实际光路系统中的光源及光学元件的物理特性的变化而变化,通常不同的模型只能在不同的系统中完成,不便于实际应用。本文基于SOPC系统架构的方式搭建了PIMI硬件平台,用NIOS II与FPGA逻辑组成的异构计算架构,建立了PIMI软硬件协同数据处理系统,不仅实现了多模型的硬件系统平台,还提高了50%以上的计算速度,具体地:1.针对数据需要手动缓存,无法直接运行,本文搭建了PIMI算法的硬件平台。通过PC端输入该实验的参数模型,自动将数据缓存到FPGA片外的DDR2中,并直接在NIOS II中运行PIMI算法;2.针对大数据的复杂计算,本文采用了异构计算的方式,对算法过程进行分析并做硬件化转换,从NIOS II中独立出部分适合FPGA的计算步骤,利用硬件特有的并行计算与流水线处理特点,实现算法加速;3.针对多模型,本文在搭建算法模块时,针对模型影响与实验参数影响对计算模块进行了划分。实验参数影响的值可以通过NIOS II灵活配置,模型影响的值,在替换实现模型时,更改相应的算法模块即可,使得硬件架构能够灵活适用于多模型系统。以此平台为基础,可以将PIMI算法应用于工业检测、生物工程、新型医疗等多领域。