高性能低成本的圖像采集和處理系統在自動測量、設備檢測、安全監控等工業測控領域需求巨大。相比于CMOS圖像傳感器，CCD圖像傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制以及技術成熟度等方面具有明顯優勢。發達國家對于基于CCD圖像傳感器的高性能圖像采集和處理系統的開發已經具有了一定的經驗和成功先例，而在我國，相關的技術開發還比較薄弱。因此，通過對基于CCD圖像傳感器的高性能圖像采集和處理系統進行研究和開發，迅速掌握核心技術，積累必要的技術儲備和經驗，對滿足我國在相關領域的需求有著重要意義。
本文研究了CCD圖像傳感器的發展歷程、結構及工作原理、性能特點，并與CMOS圖像傳感器進行了比較。詳細分析了SONY公司的大面陣CCD圖像傳感器，并以此器件為核心完成了圖像采集和處理系統的設計。選用CYPRESS公司的LC4256V型CPLD（Complex Programmable Logic Device）芯片和TI公司的MSP430F149型MCU（Micro Controller Unit）芯片共同構成系統的核心處理平臺。
以CPLD為設計載體，使用Verilog硬件描述語言實現了驅動時序設計，完成了對CCD圖像傳感器的控制。對CYPRESS公司的CY7C68013型USB器件進行了固件程序、驅動程序和應用程序開發，實現了高速數據傳輸。硬件上采用了模塊化設計，并充分考慮了抗干擾措施。實際測試表明，上述系統工作穩定，具有良好的靈活性和可擴展性。
