车轴作为列车的车轮的连接部件,对列车的安全运营起到至关重要的作用。一旦列车的动力车轴出现问题,列车就会脱轨甚至整个列车直接飞出轨道,形成车毁人亡的重大事故。因此,为了保障列车的安全运营以及人民的财产和生命的安全,必须对列车的车轴做定期的安全探伤检测。目前,对车轴的检测记录,完全是人工记录,既费时,也费事。随着大批低功耗、廉价以及高性能的RISC嵌入式处理器的出现,使得图像从传统PC处理向片上系统处理的方向发展,从而实现机器视觉系统的专业化、小型化以及智能化。本文正是利用车轴的轴端号码这一特点和图像处理的片上系统趋势,设计了一种基于NIOS Ⅱ嵌入式系统,对轴端图像进行采集和处理。首先,本文对车轴检测和图像采集与处理的现状以及发展趋势进行了调研研究,提出了一种基于NIOS Ⅱ嵌入式的片上系统总体研究方案,并完成了基础SOPC系统的搭建,基本组件有NIOS Ⅱ CPU、EPCS、RAM、PIO、DMA、JTAG UART以及SRAM IP核,并对SRAM进行了驱动程序的开发。其次,本文完成了Image Control模块和DCFIFO模块的设计,完成了轴端图像的采集、灰度化以及Sobel边缘检测。Image Control模块包括dcclk_transition模块、Camera Control模块以及Sobel Processor模块,分别完成图像跨时钟域转换、控制图像传感器完成图像采集、灰度化以及轴端图像的Sobel边缘提取；DCFIFO模块完成对异步FIFO的控制,实现图像数据的跨时钟域缓存。最后,设计了NIOS Ⅱ主程序,采用两个DMA对图像数据进行乒乓操作,提高数据传输速率和CPU的工作效率。利用MFC进行上位机编程,完成了轴端图像的Sobel边缘提取,达到了系统的预期要求。