在现代工业自动化生产过程中,机器视觉检测技术越来越广泛应用于缺陷检测、识别分拣等工业生产的各个领域。图像采集的速度和质量决定了产品的检测速度和检测精度。以CIS（Contact Image Sensor,接触式图像传感器）为核心的图像采集系统具有集成度高、结构紧凑、体积小、成像无几何畸变等优势,适合采集印刷品、纺织品等物体的表面图像。本文针对印刷品缺陷在线检测系统对图像子系统的要求,设计并实现了基于FPGA（Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列）和CIS的实时高速图像采集及预处理系统,主要研究工作内容包括:（1）针对图像数据在FPGA不同模块传输过程中速率不匹配的问题,本文设计了FIFO+DDR2的图像缓存结构,通过异步FIFO对图像数据进行缓冲,支持图像数据的快速访问。同时基于FPGA精确控制CIS和模数转换芯片协调工作,实现印刷品图像的实时稳定采集。（2）针对图像数据在传输数据量大、传输速度快的状态下数据易丢失的问题,本文基于FPGA和千兆以太网,设计了轻量级UDP协议,实现了图像数据的实时高速传输。同时在UDP协议中增加了检验出错重传机制以及超时重传机制,提高了数据传输的可靠性。（3）针对CIS光电特性、工业环境中的电磁干扰以及印刷品传动不平稳等因素而导致图像质量较差的问题,本文提出了一系列基于FPGA的图像预处理算法。CIS感光元件由于制造工艺无法保证良好的一致性,导致图像上出现非均匀列条纹,针对该子问题,本文设计了图像灰度畸变校正算法,消除了图像上的列条纹。为了消除由于工业环境中的电磁干扰而导致图像上出现的椒盐噪声,本文设计了改进的自适应中值滤波算法,其在高密度噪声的条件下也有较好的去噪效果。针对由于印刷品传动不平稳导致图像上出现亮度不均匀的现象,本文设计了基于引导滤波和二维伽玛函数的亮度均衡算法,能够对非均匀光照图像进行自适应亮度均衡处理,提升图像质量。实验结果表明,根据上述方案所设计的系统可以实现平面印刷品图像的实时高速采集、传输及预处理。当图像分辨率为300DPI时,图像采集速度最高达到128m/min,千兆以太网最高传输速率为975.93MB/s。并且CIS原始图像经过本系统预处理之后,图像质量有明显的提升。基于本文研究成果研发的产品已经成功应用于多家印刷品生产企业的缺陷在线检测系统中,证明了本文系统的有效性和稳定性。