视觉信息处理长久以来面临实时性难题的挑战。在目前集成电路与开发工具等技术生态环境下,常见视觉式移动机器人存在功能简单与性能受限的不足,难以满足应用需求。针对这一现状,对用于提升处理速度的软硬件协同的图像处理系统展开了研究。相关工作还包括基于SOPC的视觉轮式移动机器人控制系统的设计。论文首先分析视觉信息处理的特点,然后根据这些特点,设计了基于SOPC的软硬件协同图像处理系统的架构。完成了SOPC中邻域提取电路与基于PLB总线的直方图统计电路的全部设计工作,完成基于PLB总线的视频采集系统70%的设计工作。采用图像边缘检测与空域滤波等实验对领域提取电路进行了验证,使用逻辑分析仪与内存查看工具对视频采集系统进行了验证,采用软硬件协同的Otsu分割实验对协同处理架构进行了评估。设计了VNTES-1视觉轮式移动机器人控制系统。具体设计包含基于CPLD的高精度机电控制器、Zigbee无线网络通信、图像处理与控制算法的嵌入式程序实现、多点预瞄控制算法、动态路径分割算法等。VNTES-1路面实验验证了该系统设计的合理性。论文还给出了多项式拟合法景深信息提取算法与加权最小二乘求解消失点求解算法。研究结果表明,基于SOPC的协同处理系统能显著改善实时性。基于SOPC的视觉轮式移动机器人能够较好地完成视觉信息提取、运动决策、机电控制和移动通信等任务,具有很好的应用前景。