3D图像传感器是仿生人眼的一种新型视觉传感器,它需具有同步采集左右眼图像并输出的功能。3D传感器采集到的高清左右眼图像包含视差信息,能够有效恢复深度信息,从而还原出真实的三维场景。本文在立体视觉原理分析基础上,建立了高清3D传感器光学模型,研制了3D传感器微电子电路,并完成3D视频数据采集与显示的逻辑设计。在论文研究中完成的工作主要有:(1)建立高清3D传感器光学模型,以FPGA为核心组成高清3D传感器系统结构。设计逻辑算法完成图像传感器寄存器的同时配置以及3D传感器信号的时序约束,使之能同步采集左右眼视图。(2)巧妙地使用FPGA片内FIFO和外部SDRAM组成“三缓冲池”结构来缓存图像数据,使用硬件逻辑构建3D传感器的同步采集、缓存、双视图拼接以及存储的大规模数字电路。(3)完成左右立体对图像的拼接算法研究,使之能通过图像传感器接口输出左右格式的3D视频,同时完成立体对图像在平面显示器上的左右格式显示。(4)使用脉冲细分法有效提高图像像素捕捉与重配的时序精度,完成左右视图像素的拼接,再通过像素的亚屏幕重配使立体对视图在裸眼3D显示器上正确显示。通过系列实验,验证了研制的3D传感器硬件逻辑算法能够同步采集立体对图像,并能够准确拼接和重配。论文所研究的3D图像传感器硬件逻辑算法正确,基本完成专用IC的前端设计。