随着技术的进步,人们可以在计算机上更逼真的显示自然界真实场景的细节。HDR成像处理技术革命性的改变了计算机图形学领域和其他领域,比如虚拟现实,安防监控,工业工程检测,机器视觉等行业。现如今,高动态场景采集功能在CMOS和CCD图像传感器上越来越普遍,利用该功能进行高动态场景的视频成像技术研究也引起更多人的注意。高动态视频比普通视频具有更大的数据处理量,导致对系统的处理带宽要求较高,相对传统处理工具(DSP,CPU),FPGA依托粒度更小的逻辑门阵列结构而具有更高的并行处理速度和灵活度,可以使用基本逻辑门设计硬件电路完成图像算法,实现高动态场景数据的加速处理。但FPGA具有系统控制较弱、功能模块移植性较差、以及项目开发时间较长等不足。SoC FPGA芯片灵活结合FPGA系统的流水并行处理特点和ARM的系统控制特性,适合于作为数据量庞大的高动态视频处理系统的解决方案平台。本文基于SoC高动态范围成像与显示技术包含硬件和嵌入式软件设计。硬件部分包括图像传感器的板级PCB设计和驱动调试、视频数据接收和预处理、高动态图像的色调映射处理和显示。首先完成高动态影像传感器的驱动与读出电路设计,并且合理配置寄存器使其正常实现高动态影像实时采集。接着在Matlab环境下验证色调映射算法,并且在其滤波环节对比双边滤波与引导滤波的处理效果,并比较不同压缩和伸展曲线对图像高动态压缩处理的影响,然后使用Verilog硬件描述语言设计基于引导滤波的色调映射模块、色域转换模块、对图像亮度非线性调整的对数变换与gamma校正模块。而后基于Avalon总线接口完成以上模块的IP核封装。最后使用Qsys工具实例化视频处理的IP元件和ARM硬核构成的硬件系统。嵌入式软件设计通过C程序完成图像传感器的驱动配置,以及读写IP核上的寄存器信息等。在文章的系统验证环节检验本文所提出的硬件架构和算法性能。将Qsys工具生成并综合后的硬件系统配置文件载入FPGA中,最后在硬件系统上运行编译后的程序,完成整个视频系统的验证。经观察实验数据,本文所设计的硬件架构能实时高效处理高动态摄像头所采集的场景视频信息,可以在LDR显示器上呈现更加丰富的场景细节。