视频图像处理系统在军事和民间的应用十分广泛。在军事上,由于其非接触、抗干扰性强以及隐蔽性好等特点,基于视频图像处理技术的目标识别与跟踪是一个重要的应用与研究领域;在民用上,机器人视觉、工业检测等领域也有大量的应用。本文首先分析了图像处理算法对图像处理系统实时性的影响,进而指出,并行处理是解决系统实时性问题的有效方法,采用可并行处理器件进行图像处理是研究的热点之一。又通过对现场可编程门阵列(FPGA)结构和工作方式的分析,指出了应用FPGA器件进行图像处理,以解决系统实时性问题的优势。研究了基于FPGA的可编程片上系统(SOPC)在设计的灵活性、功能的可裁剪性、软硬件的可编程性和良好的集成性方面的特点,分析了图像处理片上可编程系统的设计思路及流程。根据实时图像处理系统的功能特点,对功能的实现进行了合理的软硬件划分。在此基础上,构建了基于SOPC技术的实时图像处理系统的总体结构,并分别对图像采集与存储、图像处理、实时显示等功能模块进行了结构设计。针对影响系统实时性最大的图像预处理部分,在FPGA设计中,实现了预处理的中值滤波和边缘检测硬件电路,将流水线处理技术和并行处理等技术应用到电路设计中,提高了处理速度,节省了硬件开销。最后,对设计的预处理电路进行了实验验证,结果表明,实现的硬件电路能够满足系统功能和处理时间要求,具有一定的实用参考价值。