图像的边缘包含了图像大量关键信息，图像边缘检测作为图像处理的重要内容，在许多领域有重要应用。边缘检测算法具有数据量大，重复度高等特点，利用FPGA设计实现并行流水的图像边缘检测，能大大提高算法实现效率，节约图像处理时间。本文首先介绍了常用的边缘检测算法，经过分析选用经典的Sobel算法作为本系统的边缘检测算法。然后在Xilinx公司Spartan-3FPGA平台基础上，采用分模块设计方法，使用硬件描述语言设计实现了具有实时数据处理能力的Sobel边缘检测电路，并结合设计完成PCI Express总线和SRAM缓存电路，构建了包含数据输入输出链路完整的图像边缘检测硬件系统，实现了对输入图像缓存、边缘检测和存储上传至上位机的系统功能。本文详细介绍了每个功能模块的设计及其功能仿真结果，最后通过实际图像测试验证了系统的数据处理功能。本系统能对传输速率不高于120MBps的序列图像进行实时处理。本系统的设计与实现为更复杂的图像处理的硬件实现和应用提供了参考。