针对3D拍摄设备体积较大且只能获取单一方向3D图像的问题,使用FPGA作为主控芯片构建微型化的双向3D图像传感器,实现两个方向3D图像的同步获取,并且实时输出3D合帧视频,通过监控四目同帧图像确保两个方向3D图像的正确性。利用FPGA高速并行处理能力保证数据处理的实时性,设计轮序缓存算法解决跨时钟域问题,设计四目同帧逻辑算法,同步并行处理四路数据以形成3D合帧视频。通过调试和实验可见,基于FPGA构建双向3D图像传感器可以同步获取两个方向的视差图像,能够完成四目同帧视频输出,该硬件系统设计合理且逻辑算法正确。