光纤通信技术由于其独有的宽频带、低损耗和高速率的优势,目前已经成为主干网、核心网等现代通信网的主要传输手段。但由于光纤独特的物理性质,其内部的玻璃纤维被外层的包络层保护,虽然不容易损坏,但在检修和更换时无法像电缆那样迅速恢复;并且光纤内部的光缆繁多,这会直接造成熔接的困难。因此光纤对接的准确度对于光纤通信的稳定性以及后来的检修或更换具有重大的工程意义。本文在对光纤的构造以及在不同摄像条件下光纤的成像进行充分的调研和实验后,通过以FPGA作为核心控制单元,设计出更优化的光纤处理图像和对应的数据,能够配合自制的硬件平台实现纤芯高精度对接。本文主要工作如下:1.搭建光纤对接系统的硬件平台,以国内常规光纤熔接设备为依托,通过自顶向下的设计模式将整个系统分为5个部分,分别为光纤成像模块,图像处理模块,图像显示模块,纤芯对接模块和数据存储模块。对每个模块的工作原理和电路时序进行分析,在FPGA内部设计出各个模块的驱动接口,完成VGA显示设备驱动、摄像头驱动、SDRAM存储器驱动的代码编写,实现各部分数据的有效传输。2.在FPGA中实现了如中值滤波、Sobel算子等多种图像处理算法,通过对比各种图像算法的优劣点选取最佳的阈值算法和形态学迭代次数,获得最佳的二值化图像。成像模块中读取到的光纤图像经过灰度变换、阈值二值化、滤波、形态学操作、边缘提取等图像处理操作,将原始的光纤图像经处理变成易于计算和存储的二值化数据,再通过存储器中的数据得到特征点的坐标值。3.对存储器中的图像数据进行霍夫变换分析,得到最佳直线拟合。通过最佳拟合的直线获取光纤在显示器上的显示位置,根据坐标分布设计出对接算法。最后借助Zynq核心板和图像处理工具OpenCV库分析图像中的光纤对接参数。整个系统的硬件部分以FPGA为核心控制其它硬件模块完成对接功能,软件部分以Verilog实现包括但不限于数字信号处理、图像处理算法等功能,并通过Vivado自带的Signaltap平台完成信号调试。