自1969年CMOS图像传感器和1970年CCD图像传感器出现以来，图像传感器得到了快速发展和广泛应用。CCD器件具有噪声低，暗电流小，成像质量高和和动态范围高等优点，所以一直以来占据图像传感器市场的主导地位。1989年，出现了有源CMOS图像传感器，自此CMOS成像器件开始成为人们研究的焦点。CMOS图像传感器具有集成度高，功耗低，抗辐射能力强等优点，但是其噪声较大，动态范围不高。所以目前提高CMOS成像器件的信噪比和动态范围是CMOS图像传感器研究的两个重要方面。近年来，CMOS图像传感器已开始应用于军事和空间探测等领域。本文选用Aptina公司的MT9M034器件作为成像系统的核心器件，对基于CMOS成像器件的HDR技术的工程实现方法进行研究，具有重要的意义和现实使用价值。本论文主要进行了以下几个方面的研究：1.研究了CMOS图像传感器和CCD图像传感器的发展，各自的优缺点以及CMOS图像传感器的结构、工作原理和主要性能指标；调研了目前国内外对于CMOS图像传感器扩展技术的研究现状。2.提出了一种基于wavelet变换和curvelet变换的联合图像去噪算法。3.选用Aptina公司的MT9M034CMOS图像传感器搭建高清CMOS成像系统，在硬件平台上完成HDR摄像技术。4.利用Vitex-5FPGA实现整个系统的控制和数据处理，主要实现的功能有：MT9M034的时序控制，利用I2C接口对CMOS进行寄存器配置，实现系统的初始化；图像数据压扩变换，色彩复原以及色度空间变换；SDRAM存储器的读写控制；高清串行数字视频数据的合成；SDI信道编码以及SDI接口控制；实验证明，此高清成像系统工作稳定，可以很好地工作于线性模式和HDR模式，成像效果较好。文章最后对整个系统进行了总结，指出了系统的不足并提出了改进方法。本系统对于其他同类产品和系统的设计具有一定的借鉴意义。