近年来高动态范围图像(highdynamicrangeimage，HDRI)在数字图像领域变得越来越普遍而且重要。随着硬件设备存储量的不断发展，真实场景的高动态范围图像变得非常容易获取，HDRI越来越广泛地应用于数字摄影、电影艺术、科学图像增强、虚拟现实、交互3D应用等领域中。与此相应的一个矛盾是：目前绝大多数常规显示设备都只能支持相对较低动态范围的显示输出，这一状况是由于受到硬件成本的制约，短时期内难以得到改变。常规显示设备不能保证用户观察到场景图像的全部信息，也无法保证场景感观的真实性。因此，如何使得高动态范围图像在低动态范围的显示设备上得到最优化的显示输出，即高动态范围图像的色阶重建问题，成为了一个越来越重要的课题。 本文的课题来源于台湾致伸公司与中山大学图形图像技术实验室的合作项目：图像处理关键技术研究(项目代号：2006-35240-7101057)。本文深入研究了高动态范围图像色阶重建算法的特点和现状，对当前常见的色阶重建算法进行了收集和整理，对不同算法结果作了分析和比较，并在此基础之上提出了一种新的基于伽玛变换的自适应色阶重建算法(AdaptiveGammaTransformationBasedToneReproductionAlgorithm，以下简称AGT方法)。该算法与其他算法相比，具有流程简单，速度快，效果好等特点。 AGT方法可以针对一些具体应用环境进行有针对性的修改。本文中，为了使算法能够适用于扫描设备的应用环境，还提出了一个AGT算法的修改算法，虽然修改后的算法的输出结果有一定的质量损失，但其能够满足扫描流程中对内存容量以及算法时间消耗等方面的限制。