近年来，机器视觉已经发展成为光电子的一个应用分支，广泛应用于微电子、PCB生产、自动驾驶、印刷、科学研究和军事等领域。在机器视觉系统中，图像信号的采集与处理是机器视觉的基础与核心，而图像采集的工具就是工业相机，选择合适的工业相机是机器视觉系统设计中的重要环节。论文首先综述了工业相机背景意义与发展现状，在此基础上通过对工业相机的性能需求分析，论文设计了由图像传感器接口模块、主处理模块、数据传输与通信接口模块、存储模块、电源和时钟模块等构成的系统方案。为实现高分辨率高帧率的图像采集、处理和传输，系统方案设计中选择Xilinx公司的高性能FPGA芯片Spartan-6作为主处理器、USB3.0作为图像数据传输与通信接口，并进一步给出了系统硬件平台的设计。在所设计的硬件平台上，论文根据主处理器模块所需要实现的功能对主控FPGA内部采用了自顶向下的设计方法。首先设计了FPGA顶层框图，并进行了功能子模块划分，包括CMOS控制模块、DDR接口模块、USB通信接口模块、色彩空间转换模块、白平衡处理模块、Gamma矫正和增益控制模块等。随后论文设计了各子模块间的数据传递方案及各子模块的外部接口。在此基础上论文对各子模块的内部功能逻辑进行了细化设计。论文重点实现了FPGA内部的白平衡处理子模块和色彩空间转换子模块，其中的色彩空间转换子模块实现了Gamma校正、BayerRGB到RGB的转换、RGB到YUV的转换以及不同YUV之间的转换功能。论文设计了基于FD-FIFO双线性插值法的BayerRGB到RGB转换、基于查表法的Gamma校正、基于采样控制法的YUV到YUV转换、基于灰度世界法的白平衡处理。各IP设计中遵循了结构设计、内部进程状态机设计、时序逻辑设计、逻辑设计、功能仿真的流程，论文最后对各模块进行了综合，给出了综合分析报告。