随着信息技术的发展,图像处理技术在农业监测、工业生产、医疗成像等领域有着重要的作用。压缩感知作为一种新型的信号采集理论,可以采用远低于奈奎斯特采样速率的采样率进行采样,并且从极低的采样值中无失真的重构原始信号,突破了香农采样定理的限制,大量的节省了时间、空间以及成本,在图像处理领域得到了广泛的应用。本文提出了基于局部DCT自适应采样和自适应阈值的方法,根据图像块的不同纹理特征和DCT系数分布规律,通过自适应收缩阈值算法计算出最佳阈值,并在固定采样率下实现自适应采样,最后通过加权全变差模型和共轭梯度算法实现图像重构。针对图像编码与重构系统的实际需求,本文设计了一种基于HPS(硬核处理器系统)和FPGA的图像压缩感知编解码系统。该系统实现了图像的采集、压缩、传输和重构。系统采用软硬结合的方式,开发平台选用DE1-SoC,中央处理器采用CYCLONE V系列的FPGA。在FPGA中设计了D5M IP核,配置了Frame Buffer、Frame Reader、SDRAM、混合器等图像处理IP核,在QSYS中利用AXI和Avalon总线连接IP核,组建HPS硬件模型。利用Linux C编程在HPS中实现了图像的压缩编码和传输,并通过Zigbee无线串口发送模块发送压缩后的图像数据,在上位机通过Zigbee无线串口接收模块接收压缩数据并实现图像的重构解码,显示并且保存图像。本设计主要包括压缩感知编解码算法的设计,图像采集系统与图像压缩处理系统的构造、硬件平台的搭建、软件程序设计以及上位机界面的设计。实现了系统各个模块的功能,并调试验证了整个系统的可行性,结果表明系统运行稳定,能够实现图像的采集、压缩、传输以及重构的要求。本系统减少了FPGA资源使用和设计复杂度,应用灵活,可移植性强,对任意自然图像都能够进行处理,满足实际工程的需要。