如今,数字成像技术已经被广泛应用于高动态范围成像和低动态范围增强等领域,但在终端设备性能快速迭代的市场环境下,基础图像在效果表现上依然受限于显示屏幕的动态范围。而目前针对图像动态范围优化的研究主要基于软件环境,性能有限,无法满足SOC图像显示系统的实时性要求。基于这一现状,论文对图像显示相关技术进行研究,并针对色调映射算法实现硬件设计与验证。论文首先阐述了色调映射技术的应用背景,并调研了国内外对色调映射技术的研究现状。在此基础上,论文从图像显示协处理器的角度出发,分析了一种适合硬件实现的局部色调映射算法。同时,论文对算法的硬件实现与验证技术进行了研究。论文针对局部色调映射算法的硬件化实现,完成的主要工作如下:1、图像显示系统中的算法模块的方案设计。该部分为算法实现提供了硬件设计要求。分析了在SOC系统中图像显示IP的共性,并基于显示协处理器的设计规格,针对算法模块的系统需求,归纳总结了设计关注要点以及验证覆盖边界,同时针对协处理器算法模型进行定点化评估。2、局部色调映射算法的硬件设计与实现。该部分包括系统整体设计规划,曲线处理模块设计以及色调映射模块设计。通过合理划分模块实现算法映射过程的流水线处理,并关注存储和计算过程中RAM的组织方法,减少了硬件资源消耗。3、局部色调映射算法的硬件测试与验证。该部分完成验证方案和测试功能点的规划,并利用UVM验证方法学搭建仿真测试环境,通过构造图像显示系统中的应用场景完成模块级功能测试,最后分析测试结果以及设计性能,对算法模块的开发工作予以总结。实验建立在Linux环境下,由Verilog完成硬件的设计与实现,并利用Synopsys的仿真工具VCS和波形查看工具Verdi完成仿真测试工作。实验完成的算法协处理器模块在不同的环境光条件下,均能够明显增强图像显示效果,在200MHz的系统时钟条件下,分辨率为1080x1620的图片,统计运行时间为14ms,满足图像显示系统的应用。同时经过回归测试,收集覆盖率统计项均在92%以上,达到了较高的验证质量。