高分辨率图像声纳的数据采集系统可以实现水下运动目标的三维运动轨迹定位信息的外部的测量，它采用两台多波束图像声纳组合成一定交角同步测量，分别获取目标相对定位信息，以合成三维运动轨迹。本论文所研究的正是这一轨迹测量方案中的数据采集系统，并将测得的数据恢复成图像。针对高分辨率图像声纳上行信号的特殊格式，对两路多波束声纳上行信号的采集系统进行硬件设计和软件实现的整体研究。为了解决以往采集系统性能不稳定并且在大功率情况下无法正常工作的问题，采用基于FPGA编程的方式创造性地实现了传统的由硬件电路实现的数字锁相环，为整个的采集系统提供了一个精确的同步信号，A／D转换器件自适应寻找参考电平的方案，降低了量化误差，提高了整体的采样精确性。系统的硬件设计成了计算机内置的PCI局部总线板卡的形式，具有良好的移植性，满足了数据传输率快、数据量大、传输稳定的要求。将操作系统由已经淘汰的Win98移植到主流的Windows 2000超稳定型系统，开发了Microsoft公司全新的驱动程序模式WDM下的驱动程序，以及与驱动程序进行通信的用户程序，有效地实现了人机交互和对板卡的实时控制，满足了数据海量存储的要求。后续的数据分离、位图转换程序为进一步的数据处理奠定了基础，也为验证数据采集的正确性提供了依据。传统的水声图像处理都是针对单帧的图像进行的，但是对于运动目标单帧图像得到的只是一个单独的点，并不包含目标的运动轨迹，并且运动目标轨迹在整帧图像中占有的比例小(仅为几个象素点)，含有的信息量少。首次采用数学形态学对序列图像处理的方法，合成运动目标的运动轨迹。数据采集系统调试成功后，达到了预期的效果，解决了以往的采集系统在功能上面存在的不足，经过长时间、反复地测试，性能稳定可靠，数据精确，生成的位图图像与显示器的结果比较也提供了有效地验证。序列图像处理的结果也与真实的目标运动轨迹相吻合。