随着人工智能、机器视觉等前沿技术的发展，对高清视频图像信号的采集与快速预处理技术已成为不可或缺的技术手段。所以在技术浪潮发展的大时代下，如何获得更优质的图像数据并且进行快速的实时图像处理已成为急需解决的问题。高集成度、高性能、低功耗的现场可编程门阵列（FieldProgrammableGateArray，FPGA）器件为视频图像系统设计者提供了广阔的发展前景；FPGA没有CPU线程概念，更没有浮点的该念，其独特的并行处理性能优势使其在图像处理中实现硬件加速有着不可替代的作用，并且借助同步算法思想可实现图像的实时处理。
　　本设计主要分成图像采集、图像存储、图像预处理和图像显示四个部分。图像采集功能由一个CMOS摄像头模块完成，该模块可以将模拟信号的图像数据转换成多种不同格式的数字图像数据。由于从摄像头模块得到的图像数据量十分庞大，FPGA内部的储存器不足以保存如此多的数据，需要外部的SDRAM储存器作为数据的缓冲与存储部件。图像的显示采用技术比较成熟且通用性较强的HDMI视频接口，将图像数据在显示器上清晰的显示出来。对于图像的预处理系统，在算法实现过程中本文主要做了以下方面的工作：
　　首先，针对去除噪声不完整的滤波算法，借助阀值思想对其进行相应的改进以实现更全面的滤波效果；其次，为了提高图像处理效率和运算速度，充分利用FPGA并行处理的独特优势，对数据采集后的数据转换进行相关算法的改进，使其算法能够基于硬件加速实现相应数据的转换；对直方图均衡化算法、Sobel边缘处理算法和形态学腐蚀、膨胀算法进行相应的改进，包括优化、拆分和重组等手段，采用同步运算实现的思想，充分发挥FPGA并行高速的处理速度优势以提高图像处理速度。
　　整个系统的设计采用FPGA并行思想与流水线处理结构，所有算法采用同步实现方案以提高处理效率达到实时处理的效果；所设计的硬件电路已通过调试，实验输出结果验证基于FPGA图像预处理中的同步算法思想是可行的。