成像系统只能获取一定亮度范围内的值。由于成像系统的量化级数有限，常出现对比度不足的弊病，图像看起来比较模糊、暗淡。通过灰度拉伸可加大图像的对比度，使图像变得更加清晰。
灰度拉伸分为线性拉伸和非线性拉伸两种方法。
1、线性拉伸对像素值进行线性比例变化，主要有以下几种方法：
- 全域线性拉伸
- 2%线性拉伸
- 分段线性拉伸
- 灰度窗口切片（可将某一区间内的灰度级和其他部分分开）
2、非线性拉伸使用非线性函数对图像进行拉伸变化，常用的非线性函数有指数函数、对数函数、平方根、高斯函数等。其中，指数变换对于图像中亮的部分，它扩大了灰度间隔，突出了细节；对于暗的部分，它缩小了灰度间隔，弱化了细节。与指数变换相反，对数变换主要用于拉伸图像中暗的部分，而压缩亮的部分。