为研究基于不同原色光谱的显示设备对观察者颜色匹配精度和观察者间差异的影响,实验选取了6通道(R₁R₂G₁G₂B₁B₂)LED发光面板,并组合为4种RGB匹配原色光谱。组织了24名年龄分布在21~25岁的色觉正常观察者,以NEC-PA242W专业显示设备上呈现的6个颜色(包括白色和CIE推荐的5个颜色)为目标色开展颜色匹配实验,共采集到720个数据。用CIE1976 u'v'色品参数对颜色匹配精度进行分析,结果表明:不同观察者基于636 nm-524 nm-452 nm组合得到的配色精度更高,Δ(u', v')值为0.0062;基于636 nm-524 nm-472 nm组合得到的配色准确性较差,Δ(u',v')值为0.0084。用观察者匹配颜色的u'v'值协方差逆矩阵参数构建观察者差异色度椭圆,基于636 nm-524 nm-452 nm组合得到的椭圆平均尺寸最小,为0.0055;636 nm-508 nm-452 nm组合最大,为0.0094。结果表明,颜色匹配精度和观察者间的差异,受红通道影响较小,受蓝通道和绿通道的峰值波长位置影响较大。

色觉正常的观察者, 尤其是不同年龄段的观察者, 颜色分辨能力具有较大的差异。 为了分类色觉正常观察者的锥细胞光谱响应, 补充现有CIE1931, CIE1964和CIE2006颜色匹配函数, 基于Stiles&Burch数据集的47个观察者函数（10°视场）和CIE2006代入20～80岁（10°视场）观察者不同年龄产生的61个函数（共108个颜色匹配函数）, 用聚类分析方法中的k-medoids算法, 计算距离选用欧氏距离的平方, 将108个颜色匹配函数在(λ), (λ), (λ)三个通道分别聚为5类, 共产生了5×5×5=125个类别。 将108个颜色匹配函数作为108个“个体观察者”, 在iPad显示设备上呈现CIE推荐的17个颜色, 用108个颜色匹配函数和125个类别颜色匹配函数比较, 计算17个颜色的CIEDE2000色差平均值, 以最小色差值作为评价标准, 从125个类别中挑选出10个分类观察者颜色匹配函数表征观察者锥细胞光谱响应。 108名“观察者”中有77.8%的观察者属于这10个分类。 在iPad显示设备上显示CIE推荐的5个颜色（灰、 红、 黄、 绿、 蓝色）, 组织30名（20～25岁）年轻观察者和17名（61～74岁）老年观察者, 在Quato专业显示器上依次匹配5个目标色, 共采集到158组, 即790个（=158组×5个色中心）颜色匹配实验数据。 为将这158组数据（视为158名“观察者”）进行分类, 分别将10个分类颜色匹配函数代入计算, 以计算得到5个颜色CIEDE2000色差平均值最小的颜色匹配函数, 作为158名观察者相对应的分类, 在10个分类观察者函数中优选出8个颜色匹配函数BIGC-1, BIGC-2, …, BIGC-8。 进一步地, 用优化建立的分类颜色匹配函数检验课题组前期基于近同色异谱色样对开展的目视色差比较实验, 结果发现BIGC-3适用于年轻观察者, BIGC-5适用于老年观察者, 同时计算得到的STRESS值也较其他颜色匹配函数的结果有所降低。

为了方便、快捷地进行素面彩虹全息材料的光栅常数测量,选用颜色测量领域常用的分光光度计(环形光照明)和扫描设备,在0°~90°范围内,固定测量点,旋转彩虹全息材料,进行不同素面彩虹全息材料的光谱能量信息和图像信息采集。研究发现随着旋转角度的变化,在0°~45°和45°~90°两个范围内采集到素面彩虹全息材料的光谱能量和图像颜色信息呈周期对称变化。由光栅方程的计算得出,在素面彩虹全息材料其正方形栅格的边长和对角线方向具有两个不同的有效光栅常数。研究结果与高倍数显微设备测量结果具有较好的一致性。测量结果可为检验光柱和素面彩虹全息材料的微观结构提供一种理论计算依据。

为了能够快速、 准确的检测色觉正常观察者的辨色差异, 从而对其红、 绿、 蓝三通道的锥细胞光谱响应进行研究, 设计并制作了由背景层(或和明度层)以及数字层组成的伪同色光谱图像, 其中背景层和数字层具有不同的光谱反射曲线, 经过照明光源以及人眼锥细胞光谱响应的共同作用, 使色觉正常的观察者产生不同的颜色感知差异。 实验首先基于不同光谱原色的输出设备, 在不同的照明光源下, 制作出能够放大观察者差异的近同色异谱色样对。 要求用不同颜色匹配函数计算近同色异谱色样对的CIEDE2000色差值, 有的色差在人眼辨色阈值之内, 有的色差人眼可明显识别。 通过优化计算, 将放大观察者色觉差异的近同色异谱色样对应用于伪同色光谱图像的数字层和背景层, 并利用Epson Stylus Pro7908喷墨打印机和OKI C9600激光打印机分别输出伪同色光谱图像的背景层和数字层。 同时组织了72名色觉正常的观察者(包含55名18～25岁的年轻观察者和17名62～74岁的老年观察者)分别在D65和LED-5000K两种光源下, 对伪同色光谱图像进行识读检验。 识读结果表明, 伪同色光谱图像可以较为准确的判定年轻和老年观察者的视网膜锥细胞光谱响应是否老化。 同种照明光源下, 年轻观察者可以识读出数字的伪同色光谱图像(②/④)老年观察者不能识读, 老年观察者可以识读的伪同色光谱图像(①/③)大多年轻观察者不能识读, 且55名年轻观察者中有4名观察者的目视结果与老年人相同。 另外, 年轻观察者的锥细胞光谱响应与CIE1964和CIE2006(age=25 y)颜色匹配函数较为一致, 而老年观察者的锥细胞光谱响应与CIE1931和CIE2006(age=75 y)颜色匹配函数更为一致。 对比颜色匹配函数的分布, 发现老年观察者的锥细胞光谱响应向长波段偏移, 同时由于屈光系统光学密度增加导致其锥细胞光谱响应有所降低。

为了研究显示设备的原色光谱对色觉正常观察者的颜色分辨差异影响,选择了5台红绿蓝三原色光谱能量分布不同的显示设备,基于国际照明委员会推荐的5个颜色中心,组织了30名年龄分布在20~27岁的色觉正常观察者基于5台显示设备开展颜色匹配实验。同时用108个颜色匹配函数对颜色匹配过程进行了模拟计算,将计算结果与颜色匹配实验结果进行比较,并用同色异谱指标量化不同显示设备对观察者差异性的影响,发现模拟计算结果与颜色匹配实验结果具有较好的一致性。基于实验选取的4台待匹配设备与目标设备进行颜色匹配实验,采集到285个CIELAB色差数据,同色异谱指标的最大值为9.59,最小值为3.89。显示设备的原色光谱对观察者同色异谱的影响较大,红色受设备的影响低于黄色和蓝色。

为了比较不同年龄段观察者的颜色色差评价差异, 研究视网膜锥细胞光谱响应分布差异, 基于灰色、棕色、蓝绿色、蓝色和紫色5个目标色, 共制作20对近同色异谱色样对。基于心理物理实验中的比较法, 对30名18~25岁和26名60~74岁观察者开展色差大小比较实验。结果表明, 不同年龄段观察者对20对近同色异谱色样对的色差大小表现出不同的评价规律, 所评估的目视色差呈负相关(协方差相关系数为-0.18), F检验差异显著。对灰色、棕色和蓝绿色的评价呈负相关(协方差相关系数分别为-0.99、-0.96、-0.84); 对蓝色和紫色的评价呈正相关(协方差相关系数分别为0.99、0.80)。

为了检验各颜色匹配函数(CMFs)计算不同年龄观察者锥细胞响应的表现, 利用比较法实验得到56名观察者对5个色中心的20对近同色异谱色样对目视评价色差数据, 与不同颜色匹配函数比较, 分别计算标准化残差平方和因子与相关系数。结果表明, 各颜色匹配函数测试不同年龄段观察者的结果差异较大。对年轻观察者, S2, S6表现较好, CIE1931的计算结果较差；而对老年观察者, CIE1931表现较好, CIE1964的计算结果较差。选用CIE1964颜色匹配函数优化D65光源照明下不同年龄段观察者锥细胞响应, 优化后的CIE1964计算性能有所提高；同样, 检验LED光源照明下的实验结果, 测试性能也有所提高。