目前机器视觉系统基本上是建立在计算机系统之上的,具有高速度、高精度、高度自动化的特点。但是由于计算机视觉系统软硬件环境要求高、体积较大、成本较高,因而应用范围受到一定限制。随着新的微处理器的推出,通用计算机上使用的新技术逐步移植到嵌入式系统中,使得嵌入式软硬件平台进一步完善。嵌入式系统具有功耗低、体积小、价格低、运用灵活等优点。嵌入式技术与机器视觉技术相结合的嵌入式机器视觉系统,不仅能拓展机器视觉的应用范围,而且也成为机器视觉研究、发展的一个新方向及趋势。本文的目的是在单片FPGA芯片上,利用SOPC技术,设计实时性好、软硬件可重构的轻量型嵌入式图像处理系统。本文在研究了基本数字图像处理算法的基础上,结合并行处理技术,利用FPGA的逻辑资源完成了原始图像的边缘检测,从而完成对图像处理的硬件加速;利用NiosII处理器软核完成基于边缘图像的区域标记和特征识别,通过LCD显示处理结果。本文基于Altera FPGA的SOPC技术构建了实时图像处理平台。详细说明了系统中各个功能模块的设计、整体结构设计和工作流程以及系统的集成和构建过程。在提高实时性方面,本文结合硬件加速、算法优化、结构改良和调整频率等方法,提高了系统性能。本文给出了实验结果,分析了系统的处理能力,最终实现了基于SOPC技术的嵌入式实时图像处理与特征识别系统的功能。