近年来,图像信息采集与处理技术不断进步,开始呈现出分辨率和帧率越来越高的发展趋势,这就产生了一系列问题,例如图像在传送的过程中不稳定、图像处理系统的效率较低等。同时由于图像信息的画面更加复杂和多样化,用户在图像的采集有效性和清晰程度等方面的需求日益扩大,而现有的图像采集与处理系统尚未实现高效、实时地传输这些信息,因此图像采集模块亟需克服这些困难,以满足社会进步和科技发展的要求,本文设计的图像信息采集模块将面向提高图像的传送效率和实时性两个目标。提高图像的分辨率和帧率,就必须增加传输系统硬件的带宽,因此本文的设计方案采用了USB3.0和FPGA相结合的硬件构造。首先,详细研究了图像信息数据的不同传送方式,确定使用匹配的硬件接口,从而使USB3.0所传输的数据量达到较高的水平,使整个的信息传输过程更加快速、高效。其次,对图像的帧率进行校验,使图像的帧率保持一致,建立图像采集模块的容错与修正系统,同时增设了缓存区来防止图像数据的误删和丢失,维护图像采集模块的运行稳定。再次,针对图像处理的实时性,本文利用了FPGA强大的并行处理数据的能力,在对图像信息进行收集之后增设了图像预处理的模块,这一部分涉及到卷积以及序列的相关运算机制,同时以Sobel及中值滤波为例详细分析FPGA芯片的作用,证明该模块能够达到高速处理的要求,在现实应用场景中它能够缓解系统后台软件部分的处理工作量,以此实现图像的快速处理,提高系统的实时性。最后,根据设计的方案进行实际操作与检验,得到的数据显示,本文设计的模块能够实现对于2592×1944@14fps图像的有效采集,同时可以自动地进行帧的纠正,减少错误率,最终的传输带宽超过了每秒300兆,同时能对于采集的图像信息进行简单的预处理,符合实验需求与预期结论。