本文针对中大型固定翼无人机,以解决在自主着陆实际工程应用中面临的利用摄像头采集跑道图像完成跑道检测的实现问题为出发点,设计并实现基于图像的跑道检测系统。首先,根据研究内容系统地论述国内外研究现状,并指出目前用于图像处理的各种嵌入式平台的优缺点;在综合考虑跑道检测性能的需求下,设计跑道检测系统的总体实现方案。根据中大型固定翼无人机的视觉着陆过程,确定了跑道检测系统由图像采集单元和嵌入式图像处理单元组成,设计跑道检测系统的图像预处理系统实现方案和硬件设备的设计方案。其次,根据总体方案实现跑道检测系统的图像预处理系统,为跑道检测算法的实现提供图像流传输通道和预处理系统。介绍ARM+FPGA的片上系统设计流程;分别搭建可编程逻辑系统和基于μC/OS-Ⅲ的软件处理系统;设计具有硬件加速功能的基于FPGA的图像预处理系统,实现实时采集、传输并显示图像的图像流传输通道和对跑道图像进行缩比的功能。再次,完成跑道检测系统的硬件设计。设计跑道检测系统硬件设备核心板加底板的结构,并将底板的模块划分成电源模块、调试模块、通信模块、数据传输模块和摄像头接口模块;进而按模块进行电路设计和印制电路板设计;进行单元调试和板级调试,为跑道检测算法提供硬件设备。最后,设计一系列实验对跑道检测系统的功能进行验证。设计图像流传输功能试验,以验证跑道检测系统的图像采集、传输和显示功能;验证基于FPGA的图像预处理系统的缩比功能和的硬件加速能力;移植跑道检测算法于跑道检测系统,验证其跑道检测功能,确定跑道区域。通过一系列实验验证本文设计实现的跑道检测系统具有实时采集跑道图像并实现跑道检测的能力。