层叠滤波器是一类滑动窗非线性数字滤波器,它的研究使人们可以从另一角度来重新认识许多传统的非线性滤波器。层叠滤波器所具有的阈值分解和层叠两个重要性质将滤波过程转化到二进制域实现,并且整个过程只有简单的逻辑与、或和比较运算,易于VLSI (Very Large Scale Integration)实现。本文从理论上具体研究了层叠滤波器的原理结构和进行噪声滤除的过程,并通过仿真验证了所给算法的有效性,主要内容如下：首先提出系统总体设计方案,系统分为3×3滤波窗模块、行列计数器模块、移位模块、滤波模块和输出模块。其中的移位和滤波模块负责具体滤波算法的实现,根据不同结构可以独立实现。利用FPGA设计中模块的可复用性,只需要在顶层设计中将对应的滤波模块与滤波窗及输出缓存模块等综合在一起工作,并设计正确的时序关系,即可实现各种层叠滤波器。在上述基础上,本文采用位串行结构实现了层叠中值滤波器和传统阈值层叠滤波器,采用流水线结构优化算法,提高了系统的处理速度。提出采用分组串行结构实现镜像阈值层叠滤波器,并与位串行结构在滤波速度和占用资源上进行了比较,结果表明：分组串行结构在适当增加资源的前提下有效提高了工作效率。在QuartusII及Modelsim上的仿真结果表明,使用FPGA处理图像能够获得很好的处理效果,达到去除噪声的目的,且可达到较高的工作频率。