现实场景中,从正午的太阳到夜晚的星空,亮度变化范围横跨15个数量级,卓越的人类视觉系统可以分辨其中大部分细节。但是,传统的单通道低动态范围图像,只能存储256级亮度,与真实情况相差甚远。高动态范围(High Dynamic Range,HDR)技术应运而生,它可以存储和展示较大的亮度变化范围。高动态范围图像由于其优质的特性,目前广泛应用电影、游戏、仿真、虚拟现实和军事应用等行业。但是由于其动态范围远远大于现有的消费级显示器,所以如何可视化HDR图像,是研究者们一个重要的探索方向。色调映射指的是在有限动态范围设备上近似显示高动态范围图像的一项计算机图形学技术。本文主要研究的内容是基于视觉机制的色调映射算法,现有的算法大多是基于保边滤波器的,这种方法可以快速有效地提取图像的基础层,但是,由于保边滤波器自身的缺陷,导致色调映射后的结果会产生光晕现象,并且极亮和极暗区域的细节提升不明显。为了解决这一问题,本文提出了两种有效稳定的色调映射算法。(1)基于局部极值的色调映射算法。传统保边滤波器都将边缘与大梯度对等,但是图像中可能存在梯度较大的纹理和梯度较小的边缘,这会导致错误的平滑结果。本算法将细节定义为局部极值间较小的振荡。这一基础理论可以将图像中对比度高的细节和对比度低的边缘区分出来,从而使得图像中边缘被保留,且纹理被平滑,映射结果也没有明显光晕现象。(2)基于边窗滤波的色调映射算法。现有的滤波器都是基于全窗口回归,也就是把窗口的中心位置放在待处理像素上,但是当像素位于边缘时,滤波器会无可避免地模糊边缘。边窗滤波技术将窗口与图像中的边缘对齐,在滤波时只考虑边缘一侧的像素值,避免另一侧像素值的影响,从而达到良好的映射效果。经过实验比较分析,本文中提出的两种算法都能有效地遏制光晕现象,并且对于极亮或者极暗处的细节信息增强效果明显。