高动态范围(High Dynamic Range,HDR)视频获取技术主要指HDR视频生成技术,该技术将低动态范围(Low Dynamic Range,LDR)视频转换为HDR视频,在摄影、影视、游戏,安全等领域均有应用。目前的HDR视频生成技术主要分为两种,一种是基于单帧的HDR视频生成方法,另一种是基于多帧的HDR视频生成方法。本文主要对基于单帧的HDR视频生成方法进行了研究。现有的基于单帧的HDR视频生成方法研究的主要问题是怎样利用当前图像的亮度信息生成观感更好的HDR视频,有的方法没有考虑到视频帧间亮度的时间一致性,有的方法没有考虑到计算复杂度。因此,本文的研究重点在以下三点:一是能适当地扩展图像动态范围并保持原图像对比度细节地HDR图像生成方法;二是能保持视频帧亮度的时间一致性的方法;三是能实时生成HDR视频的方法。首先,本文提出了一种基于多尺度Retinex(Multi-Scale Retinex,MSR)的HDR图像生成方法。我们基于MSR方法将图像分解为两层,并根据这两层图像的特点提出了不同的增强函数:导向滤波增强和伽马映射增强。该方法适用于扩展不同曝光类型的图像,同时较好地保留了原图像的对比度细节。其次,本文对提出的HDR图像生成方法进行改进,通过在HDR图像生成方法中加入场景切换检测、闪烁检测与去闪烁,实现一个能保持视频帧间亮度时间一致性的HDR视频生成方法。我们对不同场景切换检测方法进行了研究与改进,提出了保证检测查全率与查准率的场景切换检测方法。我们还对LDR视频中地闪烁检测方法进行研究比较,通过大量实验确定了合适的HDR视频闪烁检测方法和相关检测参数。最后,本文对提出的保持时间一致性的HDR视频生成方法进行改进,提出了一个基于导向滤波的HDR图像生成方法代替之前的HDR图像生成方法,以降低计算复杂度,使该方法可以用于实时应用。我们经过实验测试,确定了表现最好的基于导向滤波的增强函数。此外,本文从主观与客观两个方面对所提出的方法与其他HDR图像生成和视频生成方法进行了评估对比。实验结果表明,本文提出的基于MSR的HDR视频生成方法能得到高质量的HDR视频帧并保持了视频帧间亮度的时间一致性。本文提出的实时HDR视频生成方法对HDR图像质量和计算复杂度进行了一定的折衷,能应用于实时HDR视频生成中。