近年来,图像的实时传输广泛应用军事、航空、医学、通信等各个领域[1]。如今,随着高速图像传输应用场景的增加,图像实时传输系统的研究逐渐被重视[2]。军事航空领域常用的红外焦平面探测器为了能够更精准快速的探测、识别和跟踪目标,对图像传输的速度、实时性、准确性提出了极高的要求,传统并行图像实时传输方案传输速率低,准确性差、且并行走线易产生热噪声干扰红外焦平面探测器成像。因此针对传统并行图像实时传输的缺点,研究与开发一种高传输速率、低误码率的串行传输系统成为本文目标。针对传统图像传输系统接收端误码率高、稳定性差的问题,本文从以下三个方面开展了相关研究与开发工作:首先,本文提出一种将相位动态调整与相位反馈环路相结合的高速时钟同步方案,有效保证采样时钟与工作时钟实时同步,减少寄存器因为出现亚稳态而导致采样错误的可能性,从而降低图像传输系统的误码率;其次,本文设计了一种最佳采样沿动态选择算法,它能够根据环境变化而动态改变采样沿的选择,让采样沿远离数据变化的边沿,减小环境变化对系统的影响;最后,本文基于8B10B编码,完成了直流平衡模块的设计,防止传输线路上出现连续多个逻辑“0”或者连续多个逻辑“1”而导致接收端采样时信号减弱,从而引发采样错误。针对传统图像传输系统发送端传输速率较低的问题,本文分别从发送端与接收端两方面进行优化:发送端方面将传统并行传输方案改为串行传输方案,并优化了并串转化结构,成倍提高了发送端的最大发送速率;接收端方面基于空间过采样方案完成时钟数据恢复（Clock and Data Recovery,CDR）电路的设计,利用多路采样时钟与多路数据之间的相位关系,使较低频率的采样时钟能够采样数倍于其频率的串行数据,最大限度提高了接收端的接收速率。本设计采用Verilog HDL全正向进行图像实时传输系统的硬件设计,并通过Modelsim完成系统的功能仿真,然后基于XILINX Artix-7 FPGA开发平台进行原型验证,最后图像发送端基于华虹宏力90nm CMOS工艺进行DC综合,消耗逻辑单元面积为112168μm~2,时序与面积均满足图像实时传输芯片的设计要求。经FPGA原型验证,最高视频传输速率可达1.25Gbps,误码率小于10-9,符合该设计的应用需求。