本发明公开了一种基于可编程视觉芯片的视觉图像处理系统，包括图像传感器和多级并行数字处理电路。其中图像传感器主要包括像素阵列、模拟预处理电路阵列和模数转换电路阵列，数字处理电路主要包括像素级并行的处理单元阵列、行并行处理单元阵列、片上人工神经网络和精简指令处理器双核子系统。该系统可实现高速高质量图像采集和多级并行图像处理，可通过编程实现多种高速智能视觉应用，相比传统图像系统具有高速度、高集成、低功耗、低成本的优势。本发明提出了一种实现上述架构的实施例以及基于该实施例的多种高速智能视觉图像处理算法，包括高速运动检测、高速手势识别和快速人脸检测，处理速度可达到1000帧/秒，满足高速实时处理需求。