人们通过感官从自然界提取各种信息,其中以人眼通过视觉提取的信息量最多,也最为丰富多彩,最为可靠。随着数字技术的日益发展,数字成像技术已经开始慢慢地取代原先传统的成像技术。而要获取更为丰富,更为接近真实场景的图像,图像的动态范围是一个非常重要的指标,本文针对成像系统以及扩展动态范围图像的方法进行了理论和实验研究。本文设计了一套面阵CCD成像系统,成像器件是使用SONY公司的CCD图像传感器,设计了CCD图像传感器的外围电路;设计了信号的自动增益驱动电路;设计了CCD图像传感器的时序驱动;设计了与驱动芯片进行通信的电路,通过通信方式来改变CCD图像传感器的参数;实现了CCD图像传感器的图像信号的输出和利用图像采集卡进行采集并实时显示。为了使得到图像的细节更加丰富,更加接近真实场景,本文还研究了扩展图像动态范围的方法,主要是提出了一种扩展动态范围的图像处理算法和利用不同曝光时间的双图像传感器采集合成高动态范围图像。合成图像的方法有很多,本文提出了亮度-色差空间算法来合成图像,达到了比较理想的效果。由于普通的显示器件是256阶(8bit)级区分图像的灰度,而高动态范围图像的位数要超过256阶(8bit)的,所以研究高动态范围图像的压缩显示技术是很重要的。在普通器件上显示高动态范围图像所采用的主要方法是色调映射的方法。本文提出了一种基于不完成beta函数对高动态范围图像进行色调压缩的色调映射方法。该方法结合了空间不变算法和空间相关算法的特点,通过这种高效率的算法可以有效地将高动态范围图像进行压缩,从而显示于普通的显示器件上。