随着5G基础设施的建立和完善,城市交通、安防等系统必将迎来进一步的升级,对于获取的视频图像的质量也有了更高的要求。然而,在雾霾天气下,由于悬浮颗粒对光线的散射和吸收,设备所采集到的视频的对比度、色彩饱和度等都会有不同程度的下降,这将影响后续的一些图像处理任务,给视频监控、智慧交通、航空拍摄、汽车导航等现实应用场景带来困难。此外,目前关于去雾的研究主要在单幅图像去雾方面,多数是在PC平台用软件实现,难以满足高分辨率且高实时性的要求。因此,研究高清视频实时去雾具有较高的应用价值。本文以高清视频的实时去雾为目标,利用FPGA硬件平台并行运算优势设计一套成本低、去雾效果优良且处理速度满足1920×1080p@60Hz分辨率的高清视频去雾系统。首先,本文详细介绍了去雾领域的国内外研究现状和视频去雾的研究意义,针对各类处理器的特点,本文选择FPGA硬件平台实现视频去雾,并分析了目前基于FPGA的视频去雾研究进展。其次,本文推导大气散射模型建立过程并对基于暗通道先验的单幅图像去雾算法进行深入研究,归纳导向滤波细化透射率的算法实现步骤,分析实现过程中部分参数设置对处理结果的影响以及去雾边缘光晕产生和白亮区域处理失真的原因。然后,本文基于FPGA特点和视频去雾思路对原算法进行改进,并设计硬件去雾架构。在总结视频去雾的实现思路、详细分析FPGA硬件特点和加速去雾面临的限制的基础上,本文结合FPGA计算特性和视频帧间相关性,对暗通道去雾算法中部分计算方式进行改进,包括:采用直方图统计求阈值并进行线性修正估计大气光值、提出双尺度最小差值滤波对暗通道图细化,以减小光晕效应、设计一种硬件端天空区域检测和透射率补偿方法,进而确定了本文高清视频去雾系统的整体架构。最后,本文基于硬件指标设计了去雾系统的FPGA硬件平台,详细介绍各个硬件电路的设计及本文板级测试方法,编写并仿真验证了视频去雾逻辑和帧缓存输出显示逻辑中各个子模块代码,给出结构中关键模块的逻辑结构和电路设计,并在FPGA平台上对系统的去雾效果和其他功能进行测试,给出实拍效果图,实现了对1920×1080p@60Hz分辨率的高清视频去雾处理。