多通道光谱图像获取方法可以实现设备无关、环境无关的真实颜色信息采集,有望减少传统基于色度的颜色表征方法产生的颜色失真问题和同色异谱问题,从而对原稿颜色信息进行准确地记录、传播或复制等。本文以多通道光谱图像获取方法为研究对象,从滤光片选择与设计、光谱重建和训练样本选择等方面对多通道光谱图像获取方法进行了研究,建立了彩绘文物多光谱图像获取方法,并通过若干典型颜料颜色样本集和敦煌莫高窟实地壁画图像采集实验对该方法进行了验证,实验结果显示本文方法可实现较高精度的多光谱图像获取。本文的工作主要包括以下几个方面：1)依据颜色科学基本理论,对传统基于色度的颜色信息采集方法中的颜色失真和同色异谱问题进行了分析,在此基础上详细论述了利用光谱表征颜色信息的多光谱图像获取方法的优势,并从成像系统搭建和关键技术两个方面总结了多光谱图像获取方法的国内外研究现状,同时探讨了多光谱图像获取方法的体系结构和其关键技术难点。2)探讨了多光谱图像获取成像系统颜色数据获取方法,对影响成像质量的暗电流噪声、相机响应特性、光照非均匀性、像素偏移等因素进行了分析,并建立了相应的校正方法。通过研究不同照明光源对多光谱图像采集精度的影响,探讨了多光谱图像获取所需的光源特性要求,为选择合适的光源提供了参考。3)针对成像系统滤光片选择和设计问题,提出了基于主成分标准化的滤光片设计方法,并针对该方法中的主成分含负值的问题,提出了基于非负平滑约束主成分分析法的滤光片设计方法。通过仿真实验证实了上述两种方法得到的滤光片组合构建的多光谱成像系统获取精度能达到甚至超过由穷举法得到的滤光片组合构建的系统精度,重建目标改变,其性能依旧稳定,扩大了适用范围,具备普适性潜质。4)针对常用的光谱重建算法精度有限、有界性不能保证等问题,提出了基于特征向量空间的光谱重建算法,以奇异值分解和非负矩阵分解法提取的特征向量空间为例,对典型颜色样本集和实地采集的敦煌莫高窟壁画进行了光谱重建,取得了较为理想的结果。另外结合自身具有优异光谱重建性能的光谱连接空间和基于反距离加权的最小二乘法,提出了基于光谱连接空间的光谱重建算法,基本实现了高精度光谱重建目标。5)以敦煌莫高窟壁画为典型,制作了大量的矿物颜料实物样本,为针对彩绘文物高精度的多光谱图像获取提供了样本与数据支撑。针对训练样本选择问题,提出了基于主成分分析的训练样本选择方法,提高了光谱重建的色度精度和光谱精度,能较大程度地满足高精度光谱重建需求,优于常用方法。