随着计算机科学技术的不断发展,人们对高清影像的要求也越来越高。高清影像能够带给人们真实、自然、清晰的视觉感受,让人们体会到自然世界极其丰富多彩的影像层次。高动态范围图像就是这样的一种图像类型,表达了一般显示设备所不能表示的动态范围的图像,拥有丰富的细节特性、良好的图像整体对比度,追求图像的质量与自然真实场景相一致。因此,高动态范围图像在卫星遥感、医学成像、虚拟现实、数字成像等很多领域都有着广泛的应用。由于高动态范围图像动态范围一般能达到9个数量级,而普通的显示器只有2个数量级的动态范围,如何让高动态范围图像在普通显示器上显示成为阻碍这些应用发展的难题。国内外的研究者提出了很多色调映射算法(TONE MAPPING OPERATER, TMO)对高动态范围图像动态范围进行压缩。高动态范围图像色调映射的目的是将高动态范围图像的对比度压缩到普通显示器能够显示的范围,提高图像整体对比度,保留丰富的细节特性,得到高质量的图像。本论文阐述了色调映射的研究背景和高动态范围图像的基本理论,并介绍了几种经典的色调映射算法。经研究发现,大多数色调映射算法只是保存了图像质量的某一方面,可能存在图像整体对比度不佳、细节丢失、亮度翻转、颜色失真、光晕等现象。本文在深入细致分析双边滤波色调映射算法的基础上,改进了双边滤波色调映射算法在图像对比度压缩上的处理方法,根据图像高亮区域和黑暗区域自动调整图像对比度压缩的比例因子,即根据像素值的不同自适应调整压缩系数,而不是所有像素亮度值都是一样的压缩比例,较好地实现了动态范围的压缩,达到重塑图像视觉外观的效果。通过实验发现,本文算法能够产生图像质量较高的低动态范围图像,有效解决基于空域变化的色调映射算法可能出现的光晕现象的同时,能够避免经过色调映射之后可能存在的亮度翻转现象,并提高图像的整体对比度,使图像亮度变化具有层次感,更加接近于真实的自然场景。