图像处理是信号与信息处理学科的一个部分，也是诸多计算机领域中最为活跃的领域之一。随着计算机、集成电路等技术的飞速发展，图像处理无论在算法、体系结构上，还是在应用以及普及程度上都取得了长足的进展。而实时图像处理方面，随着可编程逻辑控制器和大规模/超大规模集成电路以及大规模可编程逻辑器件的发展，也得到了非常迅速的发展。数字信号处理器以及超大规模可编程逻辑器件，在图像处理领域已经得到了广泛的应用。本文使用FPGA实现了实时图像处理控制系统。本课题是电视跟踪系统的子系统，属于数字图像处理的实时处理技术范畴。本文根据电视跟踪系统的具体要求，通过查阅资料，分析并归纳出适合于实时图像处理的方法。并针对这些方法的特点，提出了实时图像控制系统的设计方案。即系统体系结构、系统整体工作流程、数据信号传输路线、系统所使用芯片。系统的工作流程为：A501相机对外界景物摄像，实时并行输出差分信号，为了后续处理，首先把差分信号转换成TTL信号。然后进入FPGA中完成图像预处理和同步信号产生工作。FPGA处理完成后，用锁存器来锁经过FPGA处理的图像数据。存储器中存储的图像数据和FPGA产生的控制信号同时进入D/A转换电路，就可以转变为视频信号送到显示设备。同时经过信号驱动装置，把FPGA预处理后的图像数据信号送到DSP，由DSP完成进一步图像处理工作。这样成功地解决了传统的图像采集卡速度慢、处理功能简单的问题。可以满足电视跟踪系统对图像质量和延时的要求。按照上面提出的实时图像处理系统的体系结构，应用结构化设计方法，使用EDA开发工具Protel 和Altera FPGA开发工具Max PlusII，作者完成了电路原理图设计、4层PCB板的设计、电路板调试。并且实现了不同工作模式的同步时序控制、功能的仿真调试与程序下载。硬件设计方面，针对实时图像处理系统的要求，作者设计了四个硬件电路模块。1、信号转换电路模块：由于TTL信号不适于数据传输，因此在传输过程中，作者使用了差分信号形式，所以在接收时需要把差分信号转变成数字信号，方便于FPGA处理。2、FIFO数据锁存模块：为了保证FPGA预处理的图像数据和FPGA产生的同步信号在时序上一致，作者设计了FIFO数据锁存模块。它实现了同步向D/A转换电路传送图像数据和控制信号。3、D/A转换电路模块：由于FPGA中处理的信号为数字信号，而无论是电视监视器，还是计算机显示器的主流产品都是模拟显示器，所以本文设计了D/A<WP=66>转换电路模块。4、信号驱动电路模块：通过FPGA处理后的图像数据在传送到DSP处理器前，要经过延时，由于多路TTL信号在传输时，会影响其性能，因此本文设计了信号驱动电路。经过信号驱动后，可以保证向DSP传送信号的质量。软件设计方面，根据电视跟踪系统的具体要求，经过FPGA预处理的图像数据可以工作在不同电视监视器和计算机显示器不同模式下。本文设计了两个模块：FIFO写程序控制模块；FIFO读程序控制和同步信号产生模块。其中FIFO写程序控制模块完成了写复位信号、写时钟信号、写操作信号的产生。FIFO读程序控制和同步信号产生模块完成了读复位信号、读操作信号、读使能信号、读时钟信号、同时它还负责核心部分，同步信号的产生控制，即行同步信号、场同步信号、相机的外触发信号、消隐信号的产生。经过两个模块的处理，可以控制图像数据和同步控制信号向D/A转换电路的输入。而且，针对中值滤波算法排序时消耗大量时间的不足和电视跟踪实时性的要求，本文设计实现了近似中值滤波算法。它能够达到系统的规定的延时要求。综上所述，本文对基于FPGA的实时图像控制系统的硬件结构和软件框架，进行了深入分析，并给出了系统的具体实现方案。介绍了采用FPGA技术实现的电视监视器和计算机显示器的行、场同步信号，复合同步信号及消隐信号的原理及设计方法。实验表明采用FPGA设计方案，在降低系统功耗，缩短研发周期，提高系统可靠性方面取得了明显效果。而且，针对实时图像处理的特点，本文研究的图像的实时预处理技术，把中值滤波处理算法实现到硬件设计中，达到了系统的实时性的需要，同时把实时图像预处理的结果发送给DSP信号处理器，由DSP完成进一步的图像处理工作，实现电视跟踪系统。但是，由于图像处理的结果与系统需要达到的要求有很大的关系，所以对图像处理的算法和系统的整体设计要求是不同的。本系统所实现的整体设计、图像处理的算法、系统的实时性要求能够达到电视跟踪的要求。是否能够达到其它系统的实时性要求，还需要判断。此外，在FPGA中编程实现的功能是相互独立的两个不同的工作模式，不同的工作模式要配制成两个位流文件，要切换工作模式就要重新下载到芯片。这主要是FPGA的逻辑单元不够用。这是以后需要继续完成的工作。