随着图像传感器CCD/COMS技术的进步,低照度条件下如何利用普通三通道相机获取真彩色图像成为该领域的研究课题。颜色是由自然物体表面的光谱反射率和照明光源决定,目前科研人员对正常照明条件下估计光源以及估计物体表面光谱反射率做了大量研究。本论文探索低照度条件下普通三通道相机的颜色复原方法,重点建立了包括满月月光自然低照度和人造光源的光源光谱以及自然植物光谱反射率数据库,在此基础上研究了利用数据库得到的主成分估计光源和光谱反射率实现图像彩色复原。具体完成的工作如下:（1）建立了日光、满月月光、星光及部分人造光源光谱功率分布数据库。自然光源数据库的波长范围从400-1000 om、间隔为4 no,而人造光源的波长范围从400–700 om、间隔为4 nm。对日光、满月月光和人造光源分别进行主成分分析,实验结果表明:日光的第一主成分贡献率高达99.00%,满月月光的第一主成分贡献率高达98.90%;而人造光源的第一主成分为62.51%,前三个主成分的累积贡献率为99.78%。因此,日光和满月月光都可以用第一主成分表述光源的绝大多数特征;人造光源需要使用前三个主成分才能表述光源的绝大多数特征。分析人造光源的色温、色度坐标、显色指数和与标准D65光源下24色卡的色差,为光源选择提供基础。（2）建立了部分植物光谱反射率数据库,波长范围400-1000 nm、间隔4 nm。从谱形出发,结合一阶导数和红边参数分析了光谱反射率的特征,并分析了造成这种现象的可能因素。分别对叶片和花朵在400-700 nm和400-1000 nm波段进行主成分分析。对于叶片的分析实验表明:可见和可见与近红外两种波段前三个主成分的累积贡献率分别为98.62%和94.97%。对于花朵的分析实验表明:可见和可见与近红外两种波段前三个主成分的累积贡献率分别为97.21%和89.67%。因此通过前三个主成分就能很好的重建植物叶片的光谱反射率。对于花卉前三个主成分只能很好的重建400–700 nm波段花卉的光谱反射率。（3）提出利用光源和植物光谱反射率主成分估计植物光谱反射率的颜色复原方法。该方法研究了自然日光和月光条件下,使用已知光谱反射率的24色标准色卡,光源第一主成分和植物光谱反射率前三个主成分估计光源和植物光谱反射率。实验在日光和满月月光两种照明条件下进行,结果表明:估计的日光与数据的相关系数为0.9592;而在夜晚低照度条件下,四个场景估计的光源与数据库的相关系数依次为0.9876、0.9913、0.9923、0.9929。估计植物光谱反射率的颜色复原实验表明,在日光照射下,估计的光谱反射率在400–700 nm波段能够体现出植物的光谱特性;重建图像与原始图像之间的RGB色差小于10-13。但是在低照度条件下重建的光谱反射率无法准确体现出植物的光谱特性。尽管如此,将估计的光源替换为日光后能在一定程度上提升夜间拍摄图片的视觉效果。