随着LED封装技术的发展,我国在LED下游产业已形成较大市场规模,但良品率瓶颈却难以突破。智能化的LED封装过程在现有工艺流程上增加了缺陷检测和过程回溯机制,当品质出现较大波动时,通过回溯缺陷产品的生产过程来定位并排除问题,以此提升LED良品率。缺陷检测和过程回溯机制运用了图像处理技术,面对高速产出的大批量LED产品,图像处理的实时性瓶颈成为了实现智能化生产的主要障碍。图像采集及预处理是图像处理、图像分析的前提,本文基于FPGA并行架构处理器,研究了图像采集及预处理操作的硬件加速实现,旨在提升缺陷检测和过程回溯机制的实时性。本文主要研究内容如下:(1)提出了一种通过采集设备的VGA显示信号获取操作显示图像的通用方法,克服了因为LED封装设备缺乏数据接口,无法直接采集生产数据的困难;(2)研究了图像采集系统的技术方案,设计了以FPGA为核心控制器的VGA显示图像采集板卡和CMOS图像传感器采集板卡,分析了不足之处和改进方案;(3)研究了图像采集板卡的FPGA外设电路控制方案,采用Verilog语言实现了I2C控制器模块、图像采集模块、SDRAM控制器模块、串口控制器模块及图像显示模块。并通过Modelsim仿真验证了各模块的功能正确性;(4)研究了图像预处理算法的硬件实现原理,采用FPGA设计并验证了图像行缓存模块,高斯、中值滤波模块以及Roberts、Laplace、Sobel边缘检测算法模块;(5)提出了一种全并行结构的快速中值滤波电路和具有非极大值抑制功能的改进型Sobel边缘检测电路。并且优化了高斯滤波和Sobel边缘检测模块架构,降低了硬件逻辑资源消耗;(6)测试了各个图像预处理算法模块的硬件实现效果,评估了图像预处理算法在不同处理器上实现的时间消耗,通过运行时间对比结果体现了FPGA在图像处理应用中的实时性优势。