1. 研究目的与意义
研究背景：真实世界的景观能展现很高的亮度级别，而且我们的视觉系统也能很有效的适应这一动态范围。目前数码相机的传感器，计算机显示器和输出介质却很难做到，经历了胶片摄影，数码时代，始终有着输出设备对光线范围记录能力和肉眼所见景物之间的差别，比如说肉眼看室内室外的光线都是一样的，然而经过数码相机的拍摄只能是室外光线很亮然后室内光线充足，或者就是室外光线充足而室内有点暗的情况，这让观察者不能从图像中感觉到真实的世界。所谓动态范围是指某一景物光线从最亮到最暗的变化范围，就是说高动态范围涵盖了很高范围的亮度值。所以高动态范围图像在社会各个领域都受到人们的关注。高动态范围图像具有梦幻般的暗部细节和丰富的色彩信息。然而目前常规显示设备最多只有2个数量级的动态显示范围，无法对应到真实世界至少8个数量级的动态范围.如果用传统的相机去拍摄高动态范围场景，得到的图像很难满足人们的需求，这些图像要么明亮部分曝光过度丢失了太多的细节，要么阴暗部分曝光不足无法分辨。高动态范围图像被用来描述真实世界场景的完整视觉范围，可以弥补传统相机的图像丢失和亮度的细节信息。
研究目的：当前能够存储真实世界动态范围的HDR图像技术日益成熟。他让观察者所获得的感觉和观察者置身于真实环境中的感觉基本一致。虽然目前图像生成技术已经能够提供越来越好的方法，但是由于常规的显示输出设备只能够输出小动态范围的亮度图像，影响的显示并不能显示真实世界的动态效果。这是常规显示设备的地动态范围的局限性就暴露出来了。而研究色调映算可以使可视细节信息的保持和整体明暗对比度达到平衡，也就是将真实场景的高动态范围图像的动态范围压缩，声称可供设备显示的低动态范围图像，同时保持图像的视觉外观。个由高动态范围场景生成的高动态范围图像，经过色调映射后显示在传统输出设备上，在同样的观察条件下与雨来真实场景给人们的视觉感受是一样的，这就是色调映射算法的目标。
研究意义：目前高动态范围图像研究室计算机图形图像学和计算机视觉信息处理领域的关键研究课题，高动态范围图像已经开始应用于数字摄影，电影特技，医学图像，卫星遥感图像，游戏开发等广阔的领域之中。对高动态范围图像的研究有着极其重要的理论意义和广泛的应用前景。
2. 研究内容与预期目标
研究内容：高动态范围图像（High-Dynamic Range，简称HDR），相比普通的图像，可以提供更多的动态范围和图像细节，能够更好地反映人真实环境中的视觉感受。色调映射是在有限动态范围媒介上近似显示高动态图像的一种计算机图形学方法，本题目要求研究现有色调映射方法的特点，从视觉感知的角度评价典型算法。对目前几种带有代表性的高动态色调映射算法进行研究，学习并掌握其中的一些算法，为以后的算法比较做好基础。提出一种基于Reinhard的高动态色调映射算法，可以将图像分区，对不同区域分别使用两种空域相关的色调映射算法对图像的亮度空间进行压缩，达到比较好的视觉效果。在亮度通道动态范围压缩的同时，加入对色度通道的处理机制。这样可以增强图像的对比度还有饱满度，避免了因亮度压缩给图像带来的对比度的损失，从而得到一个可以压缩强度空间并且不失去图像色彩，保留图像细节信息的快速有效的空域相关的色调映射算法。
预期目标：研究和分析目前的几种算法，研究和分析Reinhard的高动态色调映射算法，研究图像的显示方法。
3. 研究方法与步骤
1．研究方法：
（1）利用MATLAB软件平台实现对视觉感知实验的设计。
（2）参考各类文献，改革创新，设计色调映射算法。
4. 参考文献
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5. 工作计划
（1）1月11日至2月28日(1周前)：根据任务书， 明确设计的内容和目的 ，查阅相关文献材料准备开题报告。
（2）2月29日至3月6日（2周）：根据阅读的资料文献初步了解设计的原理以及实现的方法，开始写开题报告。
（3）3月7日至4月3日（3-6周）：掌握所选择硬件或软件平台的使用方法、开始完成设计的具体内容。
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