近年来,高动态范围图像(HDR)越来越受到关注。HDR图像层次丰富,可以达到远比普通图像更逼近现实的光影效果,在卫星气象、医疗、军事等领域都有巨大的应用价值。然而,传统显示设备只能支持低动态范围的显示输出。为了解决真实场景和传统显示设备动态范围不匹配的矛盾,学者提出了许多HDR图像色调映射(Tone Mapping)算法。HDR图像色调映射算法的目标是将HDR图像的亮度压缩到传统显示设备可以接受的范围,同时尽可能保留原图的细节信息,并避免造成图像瑕疵。本论文介绍了HDR图像的基本理论和一些经典的色调映射算法。通过研究发现,大多数现存的色调映射算法并不能达到恰当的再现。因此本论文在Meylan提出的HDR图像色调映射算法的基础上,提出了一种改进的基于Retinex的色调映射算法来更好地再现HDR图像。本算法对原算法进行了如下改进:首先,选择在YCbCr颜色空间中对亮度分量进行处理。因为在YCbCr颜色空间中亮度通道与颜色通道是正交的,这样可以减少亮度处理对色度信息造成的影响,同时可以弥补原算法中PCA空间无法处理单一色彩图像的缺点,使算法的适应范围更宽。其次,在边缘检测上用一种新的轮廓检测器取代传统的Canny算子进行轮廓提取,这样可以有效地减少计算量。最后,因为HSI颜色空间比较符合人类的视觉机制,并且可以单独地处理色调、饱和度及亮度信息,因此选择在HSI颜色空间对颜色分量进行补偿,从而完成色调映射。通过实验发现,本算法能够很好地对HDR图像进行色调映射,避免光晕现象的产生,同时能有效地增加局部对比度,并且显著地增强图像的颜色饱和度,使HDR图像能够很好地再现。因此,本算法是一种较好的HDR图像色调映射算法。