光学三维运动捕捉系统在动画、医疗、机器人、游戏开发等领域应用非常广泛。为了提高光学三维动作捕捉系统测量结果的动态特性,设计了高帧空间坐标测量系统和一种与图像传输帧率同步的高速空间坐标测量算法。本文基于CMV300图像传感器实现图像采集,图像分辨率为648×488,帧率最高可达480帧每秒。采用Xilinx公司的Spartan6 FPGA作为控制芯片,实现传感器驱动模块,图像像素采集模块,坐标测量模块,数据传送模块的时序逻辑。通过对FPGA内部DCM核、RAM核、FIFO核、TEMAC核的动态配置,简化了系统的逻辑实现。驱动模块通过SPI总线配置图像传感器内部寄存器,控制传感器工作模式为四路LVDS通道串行数据输出,驱动传感器输出准确数据。采集模块通过移位寄存器拼接方式实现像素的串并转换。坐标测量模块包括图像重组,二值化,边缘坐标提取,连通域检测,利用嵌入式软核MicroBlaze计算坐标,传送模块采用FPGA芯片内部TEMAC核实现千兆网数据链路层功能,88E111芯片实现千兆网物理层功能。通过网线将图像和测量坐标结果数据送到PC机显示。上位机程序采用基于MFC的C++语言编写,利用WinPcap接口函数实现相关控制命令的发送,网络数据包的接收。上位机可以实现图像的存储,工作状态选择,二值化阈值设置,图像和测量坐标的实时显示和切换。测试结果表明该系统运行稳定,图像清晰无噪点,坐标测量结果精确。系统帧率可达480fps,计算动态MARK标志点每帧200个以上,具有很高的应用价值和商业价值。