在高速在线检查、质量控制、机器/机器人视觉、实物仿型、自动加工等领域中,物体三维信息测量的应用日益重要。由于具有高分辨率、无破坏、数据获取速度快、精度较高、设备费用相对较低等优点,非接触的光学测量方法被公认为最有前途的三维测量方法。目前,三维测量的方法很多。激光三角测量方法由于系统结构简单,测量速度快,且具有实时处理能力,被广泛采用。本文研究的是基于线扫描的图像预处理系统,系统的核心处理器采用FPGA(Field Programmable Gate Array)。论文的基本思想是采用激光光源照射被测物体,物体表面产生漫反射光斑,利用三角测量原理,光斑在CCD表面成像。线阵图像数据被送给FPGA,在FPGA中利用不同的方法完成光斑中心位置的提取。在实际扫描过程中,由于环境、光源照度,以及被测量物体本身等的因素,采集到的光斑图像并不十分规则和理想,针对这种情况,本文比较了几种光斑中心提取方法的优缺点,如极值法、重心法,并提出了自适应阈值法的光斑中心提取方法。本文设计并完成了基于FPGA的线阵图像预处理硬件系统和软件算法设计。系统硬件设计分为5部分:分别是CCD数据采集部分、数据信号转化部分、FPGA数字信号处理部分,电源管理部分和外接接口部分。根据实时性的要求,选用EP2C20芯片作为核心处理器实现数字信号处理。考虑到USB接口的便携性和传输数据的高速性,选用USB串行通讯总线作为外设通信接口。软件算法方面,完成了基于FPGA的数据处理程序的设计和PC机上的图形显示程序设计。FPGA数据处理程序由FIFO模块,存储器控制模块、光斑中心提取算法模块、通信模块、时钟模块等组成。数据处理程序采用Verilog硬件描述语言编写,在Quartus II等EDA软件平台下按照FPGA的设计流程进行开发。在VC中完成了基于OpenGL的轮廓重建显示模块。最后,经过对硬件平台和软件算法的测试,并通过三维轮廓重建实验,验证了本系统的功能和准确性。