O problema que você pode ter é que, quando luzes brilhantes estiverem presentes, a câmera estará usando uma velocidade rápida do obturador para evitar que a imagem fique saturada demais. Todos os detalhes nos quais você está interessado estão nos poucos bits inferiores dos dados.
Portanto, mesmo se você remover o brilho e tentar puxar o restante da imagem para cima, é muito barulhento. Por exemplo, se você capturar sua imagem e brincar com os níveis para exibir as seções mais escuras e permitir que o brilho apareça, este é o resultado:
Se estiver tudo bem no processamento posterior (não sei o que você tem em mente), talvez você possa remover o brilho observando as distribuições de pixels saturados e expandindo para o "brilho" ao seu redor.
Uma solução melhor (se você tiver a opção) pode ser o uso de uma câmera de faixa dinâmica alta, que possui uma resposta não linear nos pixels e também frequentemente 10 ou 12 bits por pixel de resolução utilizável, o que significa que você pode manter 7 -8 bits para as seções mais escuras.