图像的高速采集与实时处理在国防军事、工业控制、安全防控等领域具有十分重要的应用价值。而现场可编程门阵列(FPGA)以其集成度高、应用灵活、设计周期短、开发成本低等特点,广泛地应用在视频图像采集与处理领域。FPGA的并行处理能力与流水线作业能显著地提高视频图像处理的速度,因此基于FPGA的系统设计成为图像采集与处理领域的主流解决方案。首先确定了基于FPGA的视频图像采集与预处理系统的设计方案。系统主要由图像采集和图像预处理两大部分组成。在图像采集部分中,CCD图像传感器输出模拟CVBS信号,经视频解码芯片ADV7181B将模拟信号转换成数字信号,再通过视频解码模块将其解码成CCIR656 YCbCr4:2:2格式的数据信号,然后利用乒乓操作轮流的存储在两片SDRAM中。在图像预处理部分中,详细论述了 Sobel边缘检测算法和形态学滤波算法的运算原理,以及图像边缘检测与轮廓提取的实现方法,采用色度空间转换将YCbCr4:2:2格式数据转换成RGB格式通过VGA接口显示。使用VerilogHDL完成基于FPGA的I2C配置模块、视频解码模块、SDRAM控制模块、图像预处理模块、VGA显示接口模块等硬件电路设计。在Modelsim中对各个模块进行了仿真验证,然后将这些模块构成的系统顶层设计文件,经Altera公司的Quartus Ⅱ 13.0环境编译后,下载到开发板进行实验,结果证明了设计方案的可行性和正确性,达到预期的设计目的。