近年来,随着基础设施的完善与国民经济的高速发展,公路里程及汽车保有量快速增长。与此同时,道路交通事故也随之不断增加。因此,如何降低交通事故发生率便成为当下研究热点。车道偏离预警系统(LDWS)的研究便是其中一个重要分支,该系统可以通过提前预警,来减少驾驶员无意识的车道偏离行为。由于当前市面上的车道检测系统均基于复杂算法与高性能硬件平台,致使相关设备成本昂贵,体积偏大,严重制约LDWS的普及。因此,低成本、小型化的车道偏离预警系统是未来研究的方向。其中,车道线检测又是LDWS的核心。随着微电子工艺技术的不断提高,FPGA芯片的性能也得到了巨大攀升,能够满足各种大型数字系统设计的要求。同时由于EDA技术的发展,也使得基于FPGA的设计更加灵活,能够大大缩短研发周期,降低开发难度。这些都使得以FPGA为核心的嵌入式系统极其适用于大数据量的车道图像的高速、实时检测。本文通过研究课题的背景及意义,了解国内外研究现状,进一步学习相关的图像预处理算法及FPGA开发技术,完成了基于FPGA的车道线检测系统的设计。系统以Altera公司的Cyclone Ⅳ系列芯片为核心,主要由CMOS摄像头采集模块、图像数据缓存模块、图像预处理模块及图像显示模块构成。系统使用CMOS图像传感器采集实时图像信息,并将其传送至SDRAM芯片存储,之后对存储的数据进行图像预处理操作,最终获取车道线检测图像,经D/A转换后由VGA接口传输至显示器端实时显示。模块设计中,通过I2C总线设置图像传感器的工作模式,驱动OV7725完成图像数据采集。采用不完全乒乓操作、异步FIFO读写操作技巧,完成两个不同时钟频率接口之间的数据读取与写入。采用中值滤波器对存储的图像数据进行去噪。采用图像预处理算法获得车道线信息。运用流水线、面积换取速度等设计思想对逻辑电路进行优化,大大提升了数据传输和处理速度。整个系统的设计基于Quartus Ⅱ 13.0软件平台,采用Matlab进行图像预处理思路的初始验证,最终采用仿真软件Modelsim 10.1进行逻辑仿真验证,并在自行设计的以EP4CE10E22芯片为核心的硬件开发平台上进行实现,达到了预期的效果。本文所提出并验证的设计方案,能够为车道偏离预警系统的设计提供部分参考。