随着大数据时代来临,产生越来越多图像数据待处理。而随着图像采集设备的提升,产生愈来愈多的高分辨率和高帧率图像。这些图像来自于国防科技、医疗建设、交通管理、教育教学和安全等领域。因此研究图像数据的高速处理愈来愈重要。本文深入研究图像采集、传输、显示等技术,旨在为图像高速处理提供一个可行性方案。万兆以太网作为一种只采用全双工和光纤的技术,且拥有易于拓展、传输距离远、传输速率高的特点,已被广泛应用于数据传输。目前在数据传输领域,万兆以太网已逐渐取代千兆以太网成为真实骨干网络场景中传输技术的首要选择。CameraLink接口因其速度快、同步功能强的特点,在图像接口技术中亦是佼佼者的存在。本文的主要工作包括:(1)分析图像接口技术CameraLink协议,通过UART接口对相机配置获取并配置相机的所有参数,调整发送和接收数据顺序为Bayer图像像素数据,完成图像数据的采集功能。(2)分析DDR3 SDRAM工作原理,借用MIG IP核实现DDR3缓存功能,确保采集后的数据能及时处理不丢失。(3)分析CFA IP核解析其端口和时序,实现图像彩色化功能并借由HDMI协议显示到显示器。(4)分析万兆以太网协议与时序,将缓存后的数据根据特定格式发送到电脑端,并研究提升万兆以太网链路发送速率减少丢包。(5)分析Winpcap网络编程接口,接收万兆以太网卡上数据并解析处理组帧为原始Bayer格式数据存储到本地硬盘。(6)分析OpenCV计算机视觉库,分析图片转换格式算法,将Bayer格式的raw图片转换并存储为RGB三通道的jpg图片。(7)合理调整数据流处理顺序,添加线程池并发处理接收数据,提升系统性能。本文以图像的高速处理为出发点,以图像高速采集技术与数据高速传输技术为核心技术,以Xilinx公司的KC705开发板、Vivado及Qt为开发平台,采用Verilog和C++语言为开发工具,设计了一个集图像采集、缓存、显示、传输与存储于一体的系统。传输速率达到最高209.66帧/s,197.4MB/s,软件端处理图像可达32帧每秒。系统可应用于提升现今交通、医疗、工业尤其是保密性较强但处理速率较慢的场景与行业。