目前,智能手机等移动设备已经成为我们日常生活中使用最广泛的拍照设备。在使用移动设备进行拍照的时候,经常会遇到一些高动态范围的场景。在这种场景下拍摄所得到的图像往往会出现场景中部分欠曝光或者部分过曝光的情况,造成图像细节丢失。因此,高动态范围成像成为目前移动端拍照的一个主要研究方向。与此同时,在当前的移动设备上,一种4Cell图像传感器凭借其在暗光下优异的拍照表现,逐渐成为高端移动设备的标配。本文基于4Cell图像传感器提出了高动态范围成像算法并在移动端对算法进行优化与实现。首先,为了解决高动态范围图像的获取问题,本文利用4Cell图像传感器的结构,针对性地提出了传感器上曝光参数局部变化的多曝光图像拍摄方法。这种方法可以通过单次拍摄获取多曝光图像,理论上能够抑制后续合成的高动态范围图像中鬼影的产生。随后,使用多曝光图像合成高动态范围图像,本文使用了RAW图像进行合成,并且在合成过程中对图像噪声进行了抑制,从而进一步提高了合成图像的动态范围和图像质量。实验表明,本算法在多个场景下的HIGRADE评分和图像信息熵均高于其他合成算法。其次,为了使高动态范围图像在移动设备上能够显示,本文提出了一种基于引导滤波的色调映射算法,把高动态范围图像映射为低动态范围图像。本算法在原有亮度分层的色调映射的算法上做出改进,通过使用引导滤波在图像对数域进行亮度分层,从而减少了原算法色调映射后的图像出现的光晕现象,并且算法效率更高。实验表明,本色调映射算法处理后图像的主观视觉效果良好,同时在TMQI客观评价上要优于参与对比的其他算法。最后,本文把算法集成到了Android移动设备的相机应用中并对算法效率进行了优化。本文使用引导滤波的快速算法提升算法效率,借助移动端ARM处理器多核心多线程和NEON指令实现算法并行。性能测试结果表明,算法优化的平均加速比为5.91,算法总执行时间小于350ms,满足移动端的使用需求。