近年来,随着计算机科学技术的迅猛发展,人们对图像实时性处理的要求也越来越高,在诸如医疗图象分析、遥感图象处理、机器人视觉、视频监控、视频压缩等领域,图像分辨率的要求在逐渐增高,基于软件的图像处理已无法满足实时性的需求。如今,FPGA以其可编程、可重配置、算法硬件化处理速度快等特性,非常适合用于图像处理系统,目前,其在图像处理方面的应用也越来越为人们所重视,有着更广阔的发展和应用前景,基于FPGA的图像处理已成为国内外研究的一个热门领域。本文以FPGA为平台,对图像预处理的中值滤波算法、快速中值滤波算法、均值滤波算法进行了硬件化设计,并对已有的快速中值滤波算法进行了改进,从算法实现效率与效果上都有了很大提高。本课题主要涉及到的图像分割算法包括图像的边缘检测算法和测地线活动轮廓模型方法,根据FPGA的并行流水线性特点,文中分别对Sobel、Prewitt等边缘检测算子进行了FPGA设计与实现,并从时间和效果两方面与软件处理的结果进行了比较,另外,文章还对复杂图像分割模型的硬件实现总体电路进行了设计,对系统核心的关键计算模块功能进行了仿真。上述所做设计及实现都是在Altera公司开发环境Quartusii以及第三方仿真软件Mdoelsim上进行的综合和仿真实验,实验结果表明,基于FPGA进行的图像处理能够获得很好的效果,处理速度远高于基于软件的处理速度,完全能够达到图像处理实时性的要求。本课题对基于FPGA芯片的图像处理算法设计做了有益的探索性尝试,为今后完成图像处理系统的设计有着积极的意义和深远的影响。