为了节省打印成本，很多课本、发表的论文、大部分报刊倾向于输出价格低廉对比鲜明的灰度图像；对黑白摄影作品的追捧衍生的艺术美学起始于准确反映彩色图像的灰度图像；此外当前被广泛研究的热门领域如模式识别和机器视觉，都选择于预处理时快速地用数据量小的灰度图像表示彩色图像以方便后续计算。因此，彩色图像灰度化的研究具有重要的意义和应用价值。在多种灰度化方法提出后，对灰度化效果的评价研究也随之发展，但是目前广泛采用的大都是主观评价方法，主观评价方法与人的主观感知相符，但是费时、复杂，也无法结合到其他算法中使用。因此灰度化效果的客观评估方法具有较大的研究意义，其目的是获得与主观评估结果相一致的客观评价分数。基于再现原彩色图像对比的关键是像素之间的配对和引入对比的强度，本文提出伪随机数距离随机配对方法采样彩色对比信息，并根据彩色图像自身信息自适应地获取对比度增强系数对Grundland脱色法进行了改进。改进后的方法扩展了可应用的彩色图像色域，并自适应地得到了对比更鲜明的灰度图像。基于人眼观察到的图像既反映了物体的客观存在，又体现了人眼的视觉特性。本文引入Helmholz-Kohlrausch效应，采样原彩色图像对比信息，利用饱和度校正动态范围进行彩色图像灰度化。彩色图像对比信息处理的差异衍生了两种基于主观感知的对比增强灰度化方法。实验结果显示两种方法都能在短时间内获得符合人眼主观感知且保留大部分彩色图像色差信息的灰度图像。同时，为了得到灰度化效果客观评价方法，本文验证了图像质量评价方法中的部分评价指标的有效性，提出了一种衡量灰度化效果的客观评价指标。由于度量客观评价方法的优劣是通过和主观评价方法的比较来判断的，本文通过多元线性回归方法将客观评价指标评价结果拟合灰度化主观评价结果，从而获得了结果更接近人眼对灰度化效果的实际视觉感知质量的客观评价方法。