随着科学技术的不断发展,对仪器的小型化、高速率、抗干扰都提出了较高的要求。CMOS图像传感器作为一种新型的光电转换器件,其集成度、速率、功耗、成本等方面要优于CCD,受到很多学者、专家的关注。CMOS图像传感器在光电自准直仪中应用目前尚处于探索阶段,国内外尚没有成熟产品出现的报道。本文的研究对象就是基于CMOS图像传感器的光电自准直仪,重点研究了其数字信号处理部分。本文首先对CMOS光电自准直仪的原理,尤其是数字信号处理部分进行了分析。然后考虑到CMOS图像传感器的成像质量较差,而且光电自准直仪对图像的信噪比要求较高,提出在FPGA中采用高斯滤波与中值滤波的混合图像去噪算法对图像中的高斯白噪声和脉冲噪声进行抑制。从而可以实时的对采集到的图像进行去噪预处理,提高图像信噪比,为后续的图像处理算法提供保障。对于这种新的混合去噪算法的去噪效果,本文首先用MATLAB对其进行了仿真。通过实验,本文总结出:图像先通过中值滤波器后通高斯滤波器的去噪效果要好于先通过高斯滤波器后通过中值滤波器的效果。同时也证明了这种去噪算法对高斯白噪声和脉冲噪声的混合噪声有很好的抑制作用。然后用VHDL语言在FPGA中实现了这种混合去噪的算法,改善了图像质量并提高了图像的信噪比。FPGA捕获到目标信息后,将目标传递给DSP,由DSP进一步计算目标的偏移量和失准角,然后DSP将计算结果一方面传回FPGA在TFT屏上实时显示,另一方面通过串口传递给PC机,以便在PC机上进行后续的图像及数据处理。实验结果证明:FPGA中采用的混合图像去噪算法能提高CMOS图像传感器捕获到图像的信噪比,能提高光电自准直仪的失准角测量精度。验证了DSP和PC机之间的数据通信稳定可靠,PC机得到的测量数据与DSP的JTAG扫描器扫描到的内部计算结果相同,实现了DSP和PC机配合完成的复杂测量任务。