随着时代的发展,人们对图像的品质要求也越来越高。光照强度不均情况下,低动态范围(LDR)图像往往存在细节损失而成像质量不高。高动态范围(HDR)图像具有更大的动态范围,可以更好的显示现实场景。现在,越来越多的CMOS图像传感器具有高动态模式,高动态模式下的视频处理技术也得到了越来越多人的关注。高动态视频与普通视频相比,具有更大的数据量,因此对处理系统的处理能力要求更高,必须由并行处理能力更高的FPGA代替传统顺序处理引擎(如DSP),利用FPGA的并行性的特点可以加速图像处理算法,从而实现高动态视频的实时处理技术。但基于FPGA的视频处理平台往往二次开发周期长、灵活性不高且可控性较差。SoC FPGA芯片通过将ARM处理器硬核、FPGA和DSP集成在同一芯片中,很好地解决了纯FPGA系统的问题。基于SoC FPGA的视频处理系统完美地结合了SoC系统的灵活性和可控性以及FPGA系统的并行性,使得其在视频处理方面得到越来越多的应用。基于SoC FPGA的高动态视频处理系统设计包括硬件系统的搭建和软件程序的设计两部分。硬件系统包括视频的采集、预处理、色调映射和显示,根据系统设计需求,首先使用Verilog HDL语言设计实现了高动态视频采集模块、I2C控制器模块、图像预处理模块、色域空间转换模块、色调映射模块和图像显示模块,然后根据Avalon总线协议规范将上述模块封装成IP核,最后在Qsys工具中调用这些IP核,与ARM硬核组成一个ARM架构的高动态视频处理硬件系统。软件程序使用C语言实现了图像传感器的初始化以及曝光控制等功能。本文最后,对高动态视频处理系统进行了实际的硬件验证工作。首先将友晶公司的DE1-SoC开发板作、Aptina公司的MT9M034 CMOS图像传感器与显示器连接组成成像系统;然后下载硬件系统架构配置文件至开发板中;最后在开发板中的Linux系统下运行软件程序,完成硬件验证工作。经过验证,本文所实现的基于SoC FPGA的高动态视频处理系统可以实时显示来自摄像头采集的图像数据。