随着微处理器技术的发展，嵌入式系统已经成为计算机领域的一个重要组成部分。嵌入式系统应用于各个领域，改变了人们的生活、工作以及娱乐方式。本文利用现代微控制器较高数据处理能力以及控制能力，采用现代图像处理技术，设计新一代数字验光仪系统，从而提高测量的速度以及精度。 本文首先介绍了嵌入式系统的基本概念、嵌入式系统的特点和分类，从硬件、软件方面具体阐述嵌入式系统的结构。接着介绍作为数字验光仪核心处理的微控制器ARM芯片的体系结构，ARM7TDMI核的处理器状态和模式，处理器内部寄存器，异常中断以及指令集。 本文在查阅大量中外文献的基础上，设计了新一代验光仪的光学系统，提出采用现代图像处理技术来提高数字验光仪速度以及精度，从根本上抛弃了原有验光仪的步进电机，节省因步进电机移动而造成的过长测量时间。文中应用常规的阈值分割技术，分析分割后图像的特点，以及考虑即将的椭圆特征提取，本文对图像进行纵向和横向扫描，确定特征椭圆的边缘。应用直线随机哈夫变换，检测出特征椭圆的对称轴。根据椭圆的对称轴数学特性，提出一种椭圆特征快速提取算法，从而在理论上提高数字验光仪的测量速度。 最后，根据嵌入式系统的设计原理，从硬件上搭建数字验光仪，并从软件实现数字验光仪系统。