本文给出了基于XilinxZynq的软硬件协同设计的实时图像处理系统理论分析和实验验证。设计的系统实现了320*240图像的实时灰度转换、边缘检测、模糊和锐化处理。本文设计的卷积协处理器通过内置的锁相环工作频率在150MHz，单帧图像像素为76800（320*240），单像素每时钟周期率下，一帧图像的处理时间约为0.51mS，对应的的协处理器的图像处理能力能够高达近2000FPS(帧/秒)，但是采用的AXI总线传输一帧图像需要25mS，因此系统能够完成40FPS的实时吞吐量。