为提高图像传感器的成像质量,满足对外部环境光线强弱的适应能力,随着工业技术和制造工艺的不断提高,高位宽数字图像正逐步替代经典的8位数字图像。本文的研究目的是将位宽分别为10位、12位、14位和16位的高位宽数字图像映射为位宽为8位的数字图像,便于能在普通PC显示器上面显示;并且要求在映射过程中保留原来图像的边缘及细节信息,甚至为满足视觉要求,有意增强目标及其细节信息。本文主要包括以下方面的内容:第一部分,介绍了高位宽数字图像的特点和处理难点,以及目前国内外高位宽数字图像处理研究情况。详细介绍和测试了有关图像细节增强的两种算法:多尺度Retinex算法和引导滤波器算法。并详细介绍了图像处理中非常客观的一种清晰度评价方法:基于结构相似度度量(SSIM)算法的图像清晰度评价方法。第二部分,鉴于之前介绍的两种算法的优缺点,针对高位宽数字图像的特性,提出了一种高位宽数字图像动态范围压缩和细节增强算法,简称DEDA算法,并与上面述两种算法处理效果进行比对,通过应用不同场景图像进行性能测试和分析,证明此算法对不同场景的高位宽数字图像有良好的自适应性。第三部分,针对实际工程需求对本文提出的高位宽数字图像动态范围压缩和增强算法进行优化改进,并成功在FPGA平台上进行了工程实现。对实际的工程处理效果与实验仿真效果做了客观的分析与评价,并对实际工程中所遇到了现实问题做了详细的分析,提出了解决方法。