在当今社会飞速发展的环境中，图像处理技术已经变得越来越重要，图像的数字化处理已经在科学研究、医疗卫生以及国防军事等领域发挥着越来越大的作用，大的方向包括国防上用的无人机、海洋上用的水下机器人、军事上用的排爆机器人、通信上的视频会议、远程医疗、教育等，到小的方向上的个人视频聊天等，到将来的物联网时代，对图像技术的要求更进一步，生活中的图像技术都已经随处可见。现在可用的图像处理技术包括基于ARM技术、基于DSP技术以及基于FPGA技术等，而随着半导体技术的迅速发展,现场可编程门阵列FPGA（Field Programmable Gate Array)的诸如应用灵活、功能强大、设计周期短以及开发成本低等众多优点越来越明显，因此在图像处理领域的应用也越来越广泛，通过不断地应用，FPGA的并行处理能力以及流水线作业等对图像的实时处理起到的作用也越来越大，因此，基于FPGA的图像处理技术已经被越来越多的采用。本文所设计的钥匙图像采集系统，采用内嵌NIOS II软核的FPGA系统，在该系统中，可以利用很多已有的IP核，再结合自己设计的其他模块的功能块，然后通过NIOS II将这些模块链接整合在一起，外加底层驱动程序以及应用程序，来实现整个系统的功能，对生产线上的钥匙进行图像采集、处理，获得钥匙的图像信息，从而可以为后续对钥匙的进一步处理提供基础。本文整体上包括两部分，一部分侧重于图像采集系统的实现，包括整体构架、实现原理以及各个模块功能的实现以及第七章系统的软件设计；另一部分则是对钥匙正反面识别的研究，包括前期的预处理的实现以及最后识别的研究。整个系统从两个方面进行设计：硬件方面和软件方面。硬件方面包括系统硬件实施的各个模块、架构以及互连，软件方面则包括对硬件模块的底层驱动程序以及应用程序。硬件方面主要包括以下几个模块：图像采集处理模块，图像存储模块跟液晶显示模块，而图像采集处理模块又包括传感器配置模块、图像采集、格式转换等部分。图像采集处理模块主要是完成系统对摄像头的配置以及图像数据的采集、格式转换等；图像存储模块主要有SDRAM存储器跟flash存储器，前者主要用来存储图像处理的数据以供后面的液晶显示模块使用；液晶显示模块则是将处理后的数据按照VGA格式使图像显示到液晶屏幕上。通过各个模块功能的编写以及利用FPGA自身的IP核，利用NIOS II处理器将各个模块组合在一起，最后通过在NIOS II软件中进行应用程序编写，最后基本上实现了钥匙图像的清晰稳定的显示。钥匙正反面识别的研究则是先经过滤波、二值化等处理，然后分割图像、提取特征，最后进行模板匹配。