为了解决传统成像系统中大视场和高分辨率之间存在的矛盾,提升光学系统信息容量,在图像传感器分辨率受限的情况下,新体制多孔径复眼成像应运而生。作为多孔径复眼成像系统重要组成部分,本文针对阵列相机图像采集控制与处理技术开展研究工作,论述了系统方案及其工作原理,研究并设计了阵列相机图像采集控制系统,探讨了图像拼接处理过程并基于SIFT算法实现图像拼接,最后进行了系统实验验证并给出了结果分析。针对阵列相机图像采集控制系统实时性高、数据量大的特点,本文在论述了系统方案的基础上分析了具体的工作原理,设计并实现了一种基于FPGA的多路相机实时图像采集控制系统。重点从图像实时采集、存储、显示、多路相机控制和上位机软件层面进行设计。利用Verilog硬件描述语言设计了阵列相机图像采集控制系统逻辑驱动和控制模块。其中包括多路CMOS相机配置、相机采集和图像数据转换、读写FIFO控制、读写仲裁模块产生、DDR3 SDRAM读写控制、多种通信协议逻辑驱动设计以及HDMI接口显示。有效地实现了图像I~2C接口采集、AXI总线传输、双边沿动态存储和HDMI彩色显示等功能。分析并研究了多路相机控制机理,设计并实现了一种基于多通道轮询和上位机的多路相机工作状态选择。采用C#编程语言和Visual Studio 2013开发环境实现上位机软件设计,并搭建测试平台验证了其与主控单元之间的双向通信。为进一步提升图像拼接处理的效果和实时性,本文重点从图像预处理、图像配准和图像融合三个层面进行了理论和过程论述。分析了图像信息传输链中可能存在影响图像质量的因素,给出了图像预处理的基本原理与设计方案,并探讨了图像预处理算法硬件加速的具体实施过程,基于FPGA实现了3×3图像中值滤波和二阶多项式拟合校正法处理图像的非均匀性两种图像预处理,提升了图像预处理实时性和拼接的准确性。接着,阐述了基于区域和基于特征的两种图像配准方法,研究了基于SIFT算法的图像特征提取和图像间配准,给出了具体的特征提取和图像配准结果。利用加权平均法消除图像拼接后存在的拼接缝,并将其进行了FPGA硬件移植,给出了图像拼接效果和图像质量主客观评价。本文搭建了基于Xilinx Artix-7 FPGA的阵列CMOS相机图像采集控制与处理系统,对系统功能进行了验证。实验结果表明,在系统时钟为50MHz,单个相机图像分辨率为640×480条件下,系统能以30fps进行显示,画质清晰流畅。上位机可在多种波特率条件下实时稳定地控制多路相机。相较于其他算法,基于SIFT算法图像配准精度高,拼接效果良好,像面视场增大。与传统成像系统相比,拼接后成像视场得到明显提升。