数字图像技术由来已久,深入人们生产、生活的方方面面,而图像采集的同步性问题是数字图像技术的一个重要分支。随着人们对更多领域的深入研究和探索,图像同步采集技术的应用也更加广泛,如图像测量、3D成像等。目前图像同步采集技术有两个主流研究方向:一种是通过严格控制触发采集信号的同步精度获取同步图像;一种是利用相似度等处理算法得到图像的时间信息,匹配特征相近的图像。第一种方案一般适合做近端同步图像采集,因为在远端传输中,虽然可以通过控制器产生高精度的同步触发信号,但是信号在链路中的延迟不确定,精度不可控。第二种方案不受传输距离的限制,但是要对大量的数据进行分析处理,对处理器的性能要求比较高,在高精度的应用场景下,还需要布置特定的参照物,实现方案复杂。本文根据上述问题,将以太网中的精确时间协议(PTP)引入多路图像同步采集系统中,维持统一时间基准。通过定时触发,获得满足精度需求的同步图像,并且依托以太网协议,实现图像的远端传输。本文主要包含以下几点研究内容:第一,研究多路图像同步采集技术的意义和发展历程,提出系统的总体架构和模块划分。通过对比分析网络中常见的三种时间同步算法,确定在系统中采用能够达到亚微秒级同步精度的PTP技术。第二,深入研究PTP时间同步技术的基本概念、同步原理,从三个方面分析时间同步精度的误差来源,论述采用FPGA硬件获取时间戳的巨大优势。简要介绍FPGA与系统中涉及到的外围硬件之间的信号连接、工作原理,明确设计中涉及到的信号种类及含义。第三,在FPGA上实现PTP时间同步技术中的本地时钟同步(LCS)算法,设计主系统和从系统的同步算法模块。利用Modelsim软件,对各个模块进行功能仿真。使用Chipscope Pro软件对整个LCS算法进行板级测试,测试结果表明分布式系统中的时间同步精度可以达到纳秒级。第四,在FPGA上实现图像采集与传输功能,同样采用模块化设计和验证手段。自定义图像报文和控制报文的格式,完成分布式系统间的信息交互。第五,将LCS算法模块与图像采集传输模块进行级联,得到能够远端触发和传输的图像同步采集系统,由验证结果可知图像的同步精度可以达到毫秒级,图像传输显示功能正常。