高帧频相机能够对高速运动物体进行捕获、记录,通过分析视频信息可以研究物体的运动规律和和细节信息,它被广泛应用于航空、航天及兵器等领域。本文以某型战机舱室仪表和舱外导弹发射状态监控为背景,针对拍摄过程存在帧频高、图像噪声大、数据量大等问题,设计了一种高帧频相机图像处理系统。本文重点研究内容包括三部分：高帧频图像采集单元、图像预处理单元和视频图像编码压缩单元。高帧频图像采集单元采用Cypress公司高速CMOS图像传感器LUPA-300,控制单元采用XILINX公司的FPGA,利用Verilog硬件描述语言编写程序,采用了自顶向下的设计方法,设计了三个模块,分别为CMOS图像传感器配置模块、图像缓存模块和Camera Link传输接口模块。每个功能模块独立设计,通过顶层模块连接,并在Modelsim软件中进行仿真。图像预处理单元主要分析CMOS图像传感器所成图像噪声特性,研究了消除CMOS图像传感器固定模式噪声的算法和分段两点非均匀校正算法,改进了传统的中值滤波算法,利用Verilog硬件描述语言编制了中值滤波程序,并在FPGA中实现中值滤波算法的硬件执行。图像编码压缩单元主要研究了基于MPEG-4标准的视频编码压缩算法。运用视频管理器VCM控制编码器,消除图像的空间冗余和时间冗余信息,利用VC++语言编写了视频编码压缩程序。最终建立了图像处理系统,实验表明该系统在时钟50MHz,最大分辨率640x480情况下,拍摄速度可以达到每秒155帧,通过预处理能够有效消除图像噪声,通过视频压缩管理器VCM实现了基于MPEG-4的视频编码压缩。