激光光斑中心检测是光学测量领域的关键技术,常用于光学系统的光轴一致性检测、激光器的光轴稳定性检测、激光测距等系统中,因此激光光斑中心检测技术的相关研究具有重要的应用价值。针对当前激光光斑中心检测系统存在体积大、成本高、实时性差以及功能单一的问题,本文基于Zynq平台的ARM+FPGA的架构,既发挥FPGA在实时图像处理领域的优势,同时结合ARM的系统管理和控制能力,在Zynq平台展开了激光光斑中心检测技术的研究。首先依据系统的需求以Zynq为核心进行了系统的方案设计,在此基础上完成了系统主控制板的硬件电路设计,主要包括图像采集模块、数据存储模块、通信接口模块、HDMI显示接口模块以及外部RTC时钟模块。针对激光光斑中心检测算法本身的运行速度、抗干扰性以及定位精度设计了算法处理流程,包括快速中值滤波、图像二值化、连通域查找和质心计算,完成了算法的仿真、验证以及FPGA的实现。为了优化算法的处理速度,基于流水线方式实现了图像采集和处理,充分发挥了FPGA的并行计算能力,达到了高实时性的要求。为了扩展系统功能,设计了HDMI显示模块、串口通信模块、外部RTC时钟模块,搭建了完整的硬件工程。依据Linux下硬件、驱动、应用层之间的关系和Zynq平台的软硬件协同设计方法,前期硬件工程的基础上,进行了Linux操作系统的移植、Qt库的移植,开发了光斑图像处理IP核、外部RTC时钟IP核的底层驱动,基于多线程架构完成了应用层系统主程序和Qt界面程序的设计,实现了集图像采集、处理以及人机交互界面的一体化功能。最后,为了验证系统的稳定性和实时性,搭建了一套激光光斑中心检测实验样机,并进行了多组实验和对比。实验结果表明:对于分辨率为2048×1536的图像处理速度达到了50 Hz,是PC端处理速度的6倍,ARM部分处理速度的13.6倍,定位误差在1个像素以内。因此,基于Zynq平台设计的激光光斑中心检测系统满足了体积小、低成本、实时性好且功能多样的需求。