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。

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。

针对目前水质色度测量方法的局限性, 采用分光光度法测量相关色度学参数, 通过色度学参数与国家标准方法的色度值建立数值关系, 从而测定水体的色度值。该方法不仅保证测量结果与现行国家标准测量结果一致, 而且客观性强, 稳定可靠, 灵敏度更高, 也更准确。克服了目视比色法需要水体与标准溶液色调一致的局限性, 可以推广到其他色调的废水色度测量, 系统经定标后就不需要标准溶液, 降低了测试成本, 也有利于应用于在线监测的色度测量仪器上。

为了得到白光干涉颜色与样品厚度等物理量的对应关系, 研究了给定光程差条件下干涉色的标准计算机表示方法。基于CIE 1931 XYZ色度系统, 由已知的标准照明体相对光谱功率分布, 计算了迈克耳孙干涉仪白光干涉场中每一点的XYZ值, 处理了将其转换为红绿蓝(RGB)系统时出现的负值问题, 实现了颜色的连续性显示。给出了理想波面的白光等厚、等倾干涉图, 并采用真实干涉波面以及实际光源得到了仿真白光干涉图。该方法可以在已知光源光谱功率分布的情况下, 方便迅速地得到干涉场的干涉色分布, 从而为解决玻璃应力测量、薄膜厚度测量等问题提供了依据。

茶叶表面颜色是评定茶叶质量优劣的重要指标，介绍了一种基于光纤光谱仪测量一定范围内茶叶表面颜色特征的方法。该方法根据CIE色度系统三刺激值1计算式，通过光纤光谱仪分别获得茶叶和已知光谱反射率的标准白板反射光谱功率分布，计算出茶叶表面的反射率，再代入相关常量获得茶叶的三刺激值来表征茶叶表面颜色。装置采用溴钨灯作为光源，将茶叶及标准白板样品依次放入暗盒，在自编程序控制下，旋转步进电机多次采样，并利用光纤光谱仪同步接收反射光信号，对数据进行采集、储存、计算等。实验证明，该方法能快速测量出茶叶表面总体颜色，测量的重复性精度约为1%。