目前对于交会对接过程中空间目标器的位置和姿态测量，主要采用微波雷达技术、计算机视觉和激光技术。近年来将CCD/CMOS相机作为对接过程中测量系统的光学敏感器是一种新的思路。本文主要针对“探月三期交会对接光学敏感器演示样机研制”项目的需求，研制一种基于FPGA和DSP的嵌入式实时图像采集与处理系统样机。文中根据指标要求完成总体方案设计，采用Camera Link接口工业相机作为光学敏感器。将FPGA作为数据采集、高速缓存、图像实时显示的主要控制器，DSP作为特征提取、目标空间坐标解算等工作的核心处理器实现高分辨率下的实时测量。进行了Camera Link高速传输接口、高速数据缓存、VGA图像显示、FPGA和DSP的连接、DSP处理器以及电源、时钟、复位等电路的设计，完成了电装调试。在FPGA内部通过逻辑设计对相机进行控制；对高速图像数据的采用双缓冲存储体切换的方式进行存储；在图像显示过程中为了使图像分辨率和通用显示器的分辨率匹配，对图像进行了分辨率的实时调整；设计FPGA与DSP对存储器中数据的共享方式，使DSP直接读取连接到FPGA的存储器中的数据；在DSP中完成对数据的读取以及对合作点目标的质心定位，为实验提供支持。通过图像的正确显示验证图像采集电路设计的正确性；针对合作点目标进行质心提取实验验证图像采集系统的可靠性；根据从数据采集到DSP完成计算输出结果的耗时得到系统的处理速度。该系统体积小、重量轻、功耗低，作为一个完整的图像采集及处理系统可以应用于工业现场的视觉测量前端，具有良好的通用性。