在现实生活中,真实场景和人眼能辨别的亮度范围可以高达105cd/m2以上,而普通图像传感器能捕获的亮度范围不超过103cd/m2,可见普通成像设备采集的图像从真实场景获取的信息量远远小于人眼对真实场景所能感知到的信息量。近几十年来,高动态范围（High Dynamic Range Image,HDR）图像合成技术的出现,极大地改善了人们对高质量图像的需求得不到满足这一现象。目前,HDR图像合成技术的主要方向是基于多曝光融合算法实现,它的原理是利用多幅不同曝光的低动态范围（Low Dynamic Range Image,LDR）图像,通过融合算法来获取更高动态范围图像的技术。对于HDR图像的获取,当下主流方向依旧是对软件算法的不断优化,实时性差且大多数融合算法都只基于静态场景图像的处理,不能实现对动态场景HDR图像的实时获取。基于这一原因,本文研究设计了基于双曝光相机的动态HDR成像系统的实现方案,并开展了以下工作:（1）通过以下两方面的深入调研,展开对HDR图像合成技术的理论分析和嵌入式系统的架构分析:（1）针对现有国内外优秀多曝光融合算法,从成像效果和硬件适用性等方面对它们进行分析与比较,设计适用于硬件实现的多曝光融合算法方案;（2）对现有HDR成像的嵌入式系统进行研究和分析,设计能够实现HDR成像的硬件架构。（2）研究并设计双曝光相机和HDR图像合成硬件平台中的算法。设计双曝光相机中的双曝光算法,为多曝光图像融合算法的实现提供最大动态范围的双曝光图像序列。分析金字塔分解式多曝光融合算法和分块多曝光融合算法的实现原理,从算法流程和硬件实现等多方面比较两种算法的优缺点,并从硬件实现角度对分块多曝光融合算法提出改进,使该算法能够移植到FPGA和ZYNQ中并实现。（3）设计双曝光相机和HDR成像的硬件平台。基于FPGA和ZYNQ设计可输出双曝光图像序列的双曝光相机和能够实现多曝光融合算法的硬件平台,它们共同组成本文设计的动态HDR成像硬件系统。该硬件系统具有双曝光图像序列输出、图像预处理、融合算法的实现和HDMI显示等功能,为动态HDR成像系统的设计与实现提供硬件基础。（4）实现双曝光相机和HDR图像合成硬件平台中的算法。设计RTL级的双曝光相机算法模块和改进后的分块多曝光融合算法模块,包括图像数据的采集和缓存、图像最佳曝光时间的计算、图像的分块统计、熵值和权重的计算、像素融合、HDMI显示等功能模块。并对实现上述功能模块的Verilog代码进行功能仿真和时序仿真,同时将代码下载到FPGA和ZYNQ中进行实际的测试分析,提出并解决测试过程出现的问题和困难,最终在本文设计的硬件系统上实现对动态场景的HDR成像。经过实际场景测试,本文研究设计的基于双曝光相机的动态HDR成像系统基本实现,能够实现对真实场景进行HDR图像的实时获取,且具有高集成度、高稳定性、低功耗和成像效果显著等优点,可以运用到不同的场景和领域,具有较好的运用和参考价值。