图像采集系统在军事和民用方面都有着巨大的需求以及广泛的应用,对于图像采集系统的研究具有十分重要的意义。随着近些年来集成电路的设计技术以及制造工艺水平的不断提高,CMOS图像传感器技术得到了迅速的发展。现在的CMOS图像传感器在信噪比、光灵敏度以及动态范围等方面已经获得了与成熟的CCD相接近的性能。与此同时,CMOS图像传感器自身的集成度高,驱动电路相对简单,而且功耗与成本都比较低,高速性与防辐射能力强也是CMOS图像传感器的固有优势。因此在数字成像领域,CMOS图像传感器正在占据着越来越重要的地位。本文首先分析了CMOS图像传感器的基本结构组成和具体工作原理,接下来从性能上将CMOS图像传感器与CCD图像传感器进行了各方面的比较,通过比较证明了CMOS图像传感器相比于CCD的优势。在此基础上,以Aptina公司的MT9J003型CMOS图像传感器为成像核心,在详细分析其性能和技术特点的基础上,采用Xilinx公司的Virtex-II系列FPGA作为控制芯片,完成了基于CMOS图像传感器的图像采集系统的方案设计;系统的时序电路采用Verilog HDL语言进行设计,用来实现对CMOS图像传感器的控制功能;图像通过USB接口进行传输,采用了Cypress公司的CY7C68013型USB接口芯片,其中的USB固件程序通过KeilC进行编写而完成。实际的应用表明,该系统能够稳定工作,所成的图像效果比较清晰稳定,而且功耗低、控制灵活,有着广泛的应用前景。