近年来,随着CMOS制造工艺的不断发展,CMOS图像传感器以其高分辨率、高速、低功耗的优势开始越来越多的应用在高速图像采集系统中,并对图像采集系统的性能提出了更高的要求。本文通过对比分析图像采集系统各部分的主要特点,设计了一款基于CMOS图像传感器的高速图像采集系统,该系统选用FPGA作为控制芯片,实现对图像传感器的配置及图像数据的处理,选用DDR2完成对图像数据的缓存,选用千兆以太网完成图像数据的传输。本文主要从图像数据的接收、图像数据的缓存、图像数据的传输三方面进行介绍,在硬件上设计了DDR2缓存硬件电路、千兆以太网硬件电路,并对整个系统的电源电路进行了详细分析及计算。在逻辑上,将图像传感器输出的图像数据依次进行差分转单端、双沿转单沿、同步码判断、串行转并行。其次通过控制DDR2的地址信号,将图像数据按以太网数据包的大小写入DDR2或者从DDR2中读出。最后在传输模块完成了对数据包的封装和命令帧的解析,并以千兆以太网应用层数据帧与命令帧的结构为基础,设计了重传逻辑,实现了有误图像数据的重新上传。通过设计相关试验,完成对图像采集系统的功能验证,包括巨型帧与标准帧的传输效率对比、应用层协议及重传机制设计的正确性、图像采集系统的稳定性。