随着计算机软件、硬件技术日新月异的普及和发展,人类已经进入一个高速发展的信息化时代。在科学研究、技术应用中,图像处理技术越来越成为不可或缺的技术手段,在社会各领域的作用也越来越大。图像插值放大属于图像增强技术的范畴,是数字图像处理技术中应用最多最普遍的技术之一,其渗透在数字图像处理的各个应用领域中。通过图像放大处理技术可获得更简单、更准确的图像表现效果。画中画功能是利用图像处理技术,在显示设备的不同位置显示不同画面的一种普遍应用于电视,显示器等显示设备的技术,该技术用于画面对比和不同画面的监视。以往的数字图像处理多以软件在PC机上来实现,但随着半导体工艺的快速发展使集成电路的功能越来越强大,同时为LSI、VLSI集成电路的出现与应用提供了技术基础,应用于数字电路方面的集成电路的处理速度有了成几何倍的提高,使用专用的器件和芯片平台来进行数字图像处理变成了可能。性能更高、价格更低的FPGA芯片非常适合在数字图像处理领域中应用。FPGA具有可裁减、可动态重构等特性,使得利用FPGA芯片实现图像处理具有更大的灵活性和更高的性能。本文的课题是基于FPGA实现的数字图像处理范畴。以FPGA作为数字图像处理的系统核心,以软硬件协同工作的方式来实现一个数字图像处理的SOPC系统。本系统以硬件方式实现了图像增强放大功能,同时以软件的方式实现了画中画显示功能,既实现了插值放大的图像增强算法,同时在显示时也实现了不同的画面对比功能。通过设计一个完整的数字图像处理系统及其系统所需要的各相关功能模块,实现了复杂的数字图像处理算法在FPGA上的实现,具有现实意义。本文首先对数字图像增强技术中的几种常见插值放大算法进行了介绍,根据FPGA本身的特性对算法的硬件实现做了硬件模块设计,并对显示输出等系统必须的功能模块进行设计。然后根据SOPC系统的软硬件设计流程,分别进行了硬件平台的搭建,以及在NiosⅡIDE中进行了该系统的软件设计,着重完成了画中画功能的实现。最后,在对系统进行调试的基础上进行了输出结果的对比,得到了最终结论。在整个设计过程中,对数字图像处理算法进行了深入研究,对FPGA的研发设计知识有了全面的掌握。