低照度条件下获取真彩色图像主要通过长时间曝光或者补光的方式,但是对于军事、安防等领域这两种方式均不适用。在夜间低照度条件下利用近红外波段可以有效提高成像质量,但同时也引起了图像颜色失真问题。为了获取真彩色图像,本文研究了普通彩色数码相机在低照度条件下通过物体光谱反射率重建实现真彩色图像复原的方法。该方法利用已知光谱反射率的色卡,重建未知物体的光谱反射率。同时,为了实现真彩色复原对满月光源环境模拟和数码相机光谱灵敏度估计进行了研究。具体完成工作如下:（1）首先对夜间低照度光源环境模拟进行了研究。利用LED所发出的光为非相干光和光谱叠加原理对夜间低照度光源环境进行模拟。实验中使用光谱扫描色度计PR-715测量了昆明地区的可见光与近红外波段（400-1000 nm）的满月月光光谱作为模拟的目标曲线,同时测量了125种不同波段的LED光谱功率分布作为后续光谱模拟实验的组成曲线,通过非负整数最小二乘法求解LED贡献系数矩阵。最终使用33种总共916颗单色LED可以实现相关系数超过91%,全波段光谱匹配度等级均为A的模拟效果。为后续研究工作奠定了基础。（2）对数码相机的光谱灵敏度进行直接测量和间接估计研究。通过单色仪和PR-715直接测量相机的光谱灵敏度,直接测量结果为间接估计结果提供评价标准。通过基于L型曲线的非负Tikhonov正则化方法估计相机光谱灵敏度。该方法根据已知光谱反射率的X-rite 140色卡、对应色块的相机响应值和光源光谱功率分布估计数码相机的光谱灵敏度。最终实验结果显示,对于佳能EOS 500D相机RGB三通道的平均拟合优度系数为99.32%,均方根误差为0.0505;对于富士XT-200相机RGB三通道的平均拟合优度系数为98.37%,均方根误差为0.0688。（3）基于普通彩色数码相机响应值重建物体光谱反射率的真彩色图像复原研究。提出了基于加权根号多项式重建光谱反射率的方法。该方法使用X-rite 140色卡建立相机响应值根号多项式与光谱反射率的转换关系,重建24色卡的光谱反射率。然后根据24色卡与140色卡的相似性加入权重因子,通过转换关系和权重因子重建24色卡的光谱反射率,再结合估计的相机光谱灵敏度和目标光谱可以实现真彩色再现。首先在实验室正常照度下使用佳能EOS 500D验证了方法的可行性,重建结果的平均拟合优度系数为99.57%,均方根误差为0.0348。然后将算法移植到低照度环境下,使用索尼385获取包含可见光与近红外波段图像,重建包含可见光与近红外波段图像的光谱反射率,仅保留可见光波段的光谱反射率,再结合估计的相机光谱灵敏度和目标光源光谱可以实现真彩色复原。实验结果表明,真彩色复原图像与低照度下可见光图像相比包含更多的细节信息,与低照度下包含可见光与近红外波段的图像相比颜色更加贴近实际,真彩色复原效果较好。