高帧频、高分辨率图像在生产生活、科学研究以及国防军事等多种领域有着越来越多的需求。相较于一些国家,我国的研究相对滞后,进行高帧高清工业摄像机的研制具有很大的学术价值和使用价值。基于FPGA、DDR2内存芯片和USB3.0技术,本文提出了一种高帧高清工业摄像机设计方案,从高性能传感器应用、海量数据存储、高速数据传输等方面完成了系统设计。摄像机由图像采集、图像存储、图像传输、图像显示四个模块组成,前三部分构成了摄像机的下位机,图像显示模块构成了上位机。下位机硬件设计采用了模块化设计思想。图像采集模块选用Altera公司的CycloneⅢ系列FPGA作为主控器,选用Cmosis公司的高性能CMOS图像传感器作为核心感光元件；图像存储模块选用Micron公司的DDR2芯片构建存储阵列；图像传输模块选用Cypress公司的USB3.0芯片构建传输通道。系统软件设计主要包括了下位机FPGA逻辑设计及上位机程序设计。FPGA逻辑设计采用Verilog HDL语言实现了各硬件模块的驱动时序以及模块间的握手控制,完成整个下位机数据流的正确传递；在FPGA内部开辟两块双口RAM,对其乒乓读写操作,解决了传感器高速流水式串行数据接收的难题；采用Slave FIFO模式完成了对USB3.0通道的控制。上位机程序基于MFC图形界面库及Cypress API设计,采用C++语言编程,使用了多线程、内存映射技术,实现了图像显示、存储、回放、保存等功能。高帧高清工业摄像机涉及到复杂的软硬件设计及调试工作,所需知识庞杂,本文最后部分给出了常见硬件电路排错、软件系统调试以及软硬件联调的方法。测试结果表明,系统能够实现分辨率2048*2048、帧率180fps或者分辨率2048*1024、帧率360fps的高速图像采集,具有很强应用价值。