空间光通信以其高带宽、高码率、高保密性及抗干扰等优点成为光通信发展的新方向,目前已成为各国研究工作的热点。由于空间环境复杂,捕获、瞄准和跟踪(APT)技术已成为实现空间光通信的关键和难题,APT系统的精度对整个通信的成功与否起着至关重要的作用。而APT的精度在很大程度上取决于图像采集系统对目标位置的检测精度。本文针对卫星激光通信终端系统,提出了图像采集系统的实现方案,并对相应的图像处理算法进行了仿真研究。首先提出图像采集系统的总体设计方案,给出系统各模块(包括图像处理器模块、IEEE-1394控制器模块、USB总线模块和电源模块)的连接关系。介绍了与后续软硬件实现相关的IEEE-1394总线和USB总线的协议规定。然后针对图像采集和成像过程中的点、线等随机噪声,分别采用中值滤波、均值滤波、改进的中值滤波和自适应均值滤波方法对图像进行滤波处理。采用信噪比作为衡量标准比较四种滤波方法的优劣,确定自适应均值滤波为本系统的图像预处理算法。背景噪声对空间光通信链路的稳定性和通信质量会产生很大影响,甚至造成链路中断。本文对恒星背景出现在光探测器视场中的概率进行了仿真实验,结果表明恒星会以一定规律出现在视场。接着详细分析影响恒星背景光功率强度的因素,给出几种减弱恒星背景影响的措施。采用基于模板匹配的三种滤波方法去除恒星背景光斑,提取出了目标。最后,根据图像采集系统的总体设计方案,对各模块进行硬件电路设计和驱动程序设计。采用外部扩展256K字Flash的数字信号处理器TMS320VC5416作为图像处理器模块的控制核心。按照IEEE-1394总线协议规定,完成IEEE-1394控制器的物理层和链路层的软硬件设计,实现图像处理器模块和图像采集传感器的通信。图像处理器模块和上位机之间通信采用符合USB协议的EZ-USB系列接口芯片AN2131Q来实现。