为了探究多基色激光显示系统的彩色散斑特性，采用蒙特卡洛的统计方法模拟了彩色散斑的空间分布。在CIE-u′v′色品图中，定义了彩色散斑椭圆的简化模型，描述了显示系统的彩色散斑空间分布，分析了不同基色数目和波长组合对彩色散斑的影响。结果表明，该椭圆随着基色数目的增加而缩小，彩色散斑严重程度下降; 三基色系统的椭圆面积为16.0×10-4，而六基色系统的椭圆面积为6.81×10-4,其中绿基色对彩色散斑的影响最大; 在多基色显示系统中，对于给定白平衡点的各基色亮度配比不唯一，因此在颜色表现和散斑现象之间存在权衡，当减小散斑对比度值较大的基色亮度的权重时，将减弱彩色散斑现象。该研究为多基色激光显示系统的彩色散斑评估提供了理论指导。

研究了基于视锥响应三刺激值L,M,S导出的不同色品坐标空间和不同比例因子对相关色温(CCT)计算的影响,并比较了计算得到的CCT与标准CCT的差异。在Houser等收集的包含401个光谱功率分布的数据集上进行了测试,测试结果表明,采用比例因子均为1时计算得到的L,M,S直接导出的u_c-v_c空间表现最好,均值CCT绝对差异,中值CCT绝对差异和最大值CCT绝对差异分别为48,31和851 K。若将L,M,S转换到由配色函数定义的三刺激值空间X_FY_FZ_F导出的u_F-v_F空间中计算CCT,计算得到的CCT与标准CCT差异的均值CCT差异,中值CCT差异和最大值CCT差异分别为42,21和540 K。

针对Cellular Yule-Nielsen Spectral Neugebauer(CYNSN)模型的逆向非线性Gauss-Seidel迭代算法进行了研究,提出采用多光源下XYZ方式降维,达到加速逆向CYNSN模型,并以3色和4色打印机数据进行测试。结果发现,对于3色油墨组合,采用1个光源(D50)下XYZ方式降维,以及4色油墨组合,2个光源(D50,A)下XYZ降维的逆向CYNSN模型,在精度(多光源下色差)和计算速度上均有优势。

研究了仪器函数形状稍微偏离对称三角形情形下的三刺激值计算问题,探索了其对应的最优加权表。结果发现,最优权重可以通过求解三个系数矩阵的线性方程组来得到,且系数矩阵是对称正定三对角矩阵。将本课题组前期研究获得的最优加权表方法推广到仪器函数形状为非对称三角形的情形。仿真结果表明,对于10 nm和20 nm测量间隔,最优加权表方法的精度优于三点和五点校正方法;对于5 nm测量间隔,最好的计算方法是先对测量数据进行三点校正,再使用直接选取方法计算三刺激值。

为解决基于RGB三通道信息值重构光谱反射率精度不理想的问题, 提出了一种优化的基于RGB三通道信息的光谱反射率重构算法。 首先编码产生随机选择多个光源的个体, RGB三通道值通过多项式回归算法预测多个光源下的三刺激值, 并采用伪逆法进行多光源下的光谱反射率重构, 然后将样本的重构精度作为个体的适应度评估值, 以优胜劣汰, 适者生存为原则对个体进行选择、 交叉、 变异操作, 最后得到适用于颜色样本光谱重构的多个光源与基于这些光源重构得到的光谱反射率。 实验选用Munsell颜色集作为训练样本集, RC24色卡、 SG140色卡作为检测样本集, 8个标准光源和82个发光二极管光源作为实验光源, 采用该算法从90个光源中选取最优的光源组合并重构得到样本的光谱数据, 并与Zhang提出的基于穷举法选择的多光源下的光谱重构方法和A光源下的伪逆法进行了重构精度对比。 实验结果显示该研究提出的方法随着光源个数的增加, 光谱反射率重构精度提高, 特别是光源个数增加到3时, 光谱重构精度提高的幅度最大。 在三种重构方法中, 该方法重构RC24的平均色差和平均光谱均方根误差分别为0.332 4和0.002 9, 而Zhang的方法与伪逆法的平均色差分别为0.429 3和3.266, 平均光谱均方根误差分别为0.029 7和0.004 8; 该文方法重构SG140的平均色差和平均光谱均方根误差分别为0.486 2和0.007 3, 而Zhang的方法与伪逆法的平均色差分别为0.544 8和3.821 9, 平均光谱均方根误差分别为0.035 6和0.013 3。 结果表明基于多光源下的光谱反射率重构精度明显优于基于单个光源下的重构精度, 而基于遗传算法的多光源选择方法又优于穷举法, 它能够根据颜色样本自动寻找到最优光源组合, 从而基于最优多光源下的三刺激值重构样本的光谱反射率, 提高了光谱反射率重构的精度。

嫦娥三号全景相机具有彩色成像模式, 在发射前需先进行彩色定标, 样本真值的获取是彩色定标的前提。 传统方法获取的颜色真值在色差值和视觉感知上都与实际值存在明显的偏差。 若直接采用该颜色值作为真值进行彩色定标, 影响定标后的色差大小和定标校正后颜色的人眼视觉感知效果。 为探索更好的颜色真值获取方法, 利用实验室内测得的D65定标光源的相对光谱功率分布, 重新定义了转换矩阵中的白点坐标, 然后基于CIE颜色计算公式, 根据格拉斯曼颜色混合定律, 对XYZ与sRGB颜色空间之间的转换矩阵进行了修正, 提高了样本真值获取的准确度。 另外利用修正后的转换矩阵对sRGB空间的三刺激值曲线进行了重新计算, 对标准转换值偏离实际值的原因进行了分析。 通过地面试验验证, 相对于传统样本真值获取方法, 利用该真值获取方法定标后A, B两相机的色差值分别降低了0.8和0.73; 定标矩阵校正在轨图像时, 色差分别降低了26.50%和34.47%, 且校正后的颜色与人眼的视觉感知效果更接近。

光谱图像中的反射率光谱数据维数高, 且与光源、 设备均无关, 能够比较全面、 真实、 客观地描述图像中物体的颜色信息。 针对三色相机的光谱图像获取系统中三维色度数据重建多维光谱数据产生的光谱信息丢失、 以及伴随而生的颜色信息丢失问题, 提出了迭代Tikhonov正规化的光谱重建方法。 首先依据色度学理论中色度值与反射率光谱之间的关系, 构建反射率光谱重建方程建立起相机所获三维色度数据与高维反射率光谱数据的映射关系; 然后, 通过反射率光谱重建方程的病态分析, 在Moore-Penrose伪逆矩阵求解思想的基础上构建迭代Tikhonov正规化方法求解反射率光谱, 并利用训练样本数据通过L-曲线方法训练获取迭代Tikhonov正规化的最优正规化参数, 以有效控制并改善反射率光谱重建方程求解的病态、 减少重建光谱的光谱信息丢失。 实验通过选取样本数据对光谱重建方法进行验证。 验证实验的结果表明所提出的光谱重建方法改善了三色相机的光谱图像获取系统中重建光谱的光谱信息丢失程度, 使得重建光谱的光谱误差和色度误差较其他光谱重建方法均有明显降低。

研究了两种仪器测量色度随色样光泽度变化的规律。基于Dalal-Natale-Hoffman1999 反射模型，预测三种几何测量条件下5 种光泽度的35 个色样三刺激值。采用非线性指数函数建立三种几何测量条件下黄色样和蓝色样光泽度-预测值明度、彩度和色调模型。结果表明，包含镜面反射(di∶8°)测量预测，随着光泽度增加，明度、彩度和色调保持恒定；排除镜面反射(de∶8°)和45°环形照明0°方向接收(45°a∶0°)测量预测，随着光泽度增加，色调保持恒定，明度减小和彩度增加。将仪器测量值明度、彩度和色调对预测模型进行验证。结果表明，黄色样的光泽度-明度、彩度和色调预测模型对其他光泽度下明度、彩度和色调的预测是可行的，蓝色样的光泽度-明度和彩度预测模型有待改进。

基于液晶可调变滤色器(LCTF)的光谱成像系统具有光谱分辨率高、结构紧凑、控制灵活等特点。搭建了一套可见光波段的高分辨率LCTF光谱成像系统, 对系统的光谱图像获取及彩色图像重建方法进行了研究; 建立了系统的光谱及颜色重建模型; 基于标准色卡及标准测色系统, 对该系统的颜色复现效果进行了实验验证; 实验结果表明, 该LCTF光谱成像系统的彩色图像颜色复现精度达可到较小色差水平。