随着经济建设的迅速发展和人民生活水平的不断提高，人们对社会公共安全的关注也随之提高，高清实时监控系统的开发和研究也因此成了非常热门的领域。近年来，随着半导体产业的飞速发展，FPGA在越来越多的领域得到广泛的应用，尤其是在视频处理系统，FPGA对新理论的实现和产品的实现起到了相当重要的作用。本文根据在高清实时安防监控中经常遇到的一类问题，即监控场景本身数据动态范围较宽但视觉动态范围不足的情况展开了分析研究并提出了解决方案。本系统设计方案主要是在两个环节对监控图像进行处理，第一个环节是监控视频图像的获取环节，在本环节的信息处理FPGA芯片上应用符合人眼视觉特性的log映射，以此获取高动态范围的监控场景；第二个环节是在图像预处理环节，采用半色调直方图均衡算法对监控图像进行视觉动态范围展宽，然后根据该算法对暗区域引入的增强噪声运用改进的中值滤波方法进行滤除。通过软件的仿真，本系统设计能够很好的提高监控画面的视觉动态范围，有效的体现监控画面细节信息，很好的满足监控要求。本高清实时安防监控系统是基于FPGA硬件实现的，FPGA是基于物理上的并行结构进行运算和处理，这是PC机和DSP在面对高速的巨大数据量处理方面所远远赶不上的。本系统主要包括log色阶映射模块、半色调直方图模块和中值滤波模块，各模块均是由硬件编程语言verilog来实现的，本文详细介绍了各模块的硬件实现方法并在LATTICE开发平台Diamond上进行了仿真及综合。经综合、布局布线后，从仿真结果来看，芯片的各项指标均能很好的达到要求。本课题介绍的系统各模块的硬件实现结构充分发挥了FPGA并行、高速的数据计算处理能力，能够很好的保证监控画面的实时性，使监控系统有很好的实际应用价值。