基于辐射测温技术的热轧板坯表面温度测量系统关键在于高速、准确地得到热轧板坯表面图像。然而,传统基于PC机的图像采集和处理系统受到PC机结构的限制,难以兼得高速性和准确性,为此,本文提出了一种基于FPGA的高速图像采集和预处理系统。本系统把根据热轧厂现场环境提出的小波阈值消噪处理算法前移至FPGA中进行,既实现了复杂处理算法保证了图像的准确性,又不影响图像的采集和处理的速度。本文设计的系统采用一种主从FPGA结构,与上位机的传输接口选用PCI接口,这种结构设计和接口选择既保证了实现高速图像采集、处理和传输的可行性,又使采集卡可根据需求灵活修改图像预处理算法。根据设计的系统总体方案进行了器件选型和硬件电路原理图、PCB图设计,此外,本文给出了详细的硬件电路调试步骤和调试时所遇到问题的总结。系统的软件部分分成如下四个部分进行说明：FPGA控制模块、PCI驱动程序、Windows应用程序和图像预处理算法模块。其中,FPGA控制模块详细介绍了视频解码模块、SDRAM控制模块和PCI接口模块的程序设计方法；设计的PCI驱动程序和Windows应用程序可以实现采集卡和上位机之间的通信。图像预处理算法模块详细介绍了基于FPGA的5/3提升小波阈值消噪算法的设计,在进行5/3提升小波分解算法设计时,提出了一种使用模块复用技巧节省算法消耗资源的方法。此外,本文还提出了一种基于Z变换的离散时间系统建模方法,该方法能大大降低系统设计的难度。本文最后对设计的图像采集和处理系统进行了验证和总结,得出了详细的验证数据并总结了本系统的优缺点。