自1931年起直至今日,人们始终采用国际照明委员会（Commission Internationale de L’Eclairage,CIE）推荐的XYZ色度系统描述颜色,然而,该系统是以配色函数（color matching functions,CMFs）为基础建立和完善的。配色函数是基于三原色匹配理论的颜色匹配实验导出的,不能像视觉理论那样解释人眼对颜色的感知过程。因此,CIE于2020年成立了主题为“基于视锥感光响应曲线的CIE色度学路线图”的技术委员会TC1-98,致力于以CIE 2006年的视锥感光响应曲线（cone fundamentals,CFs）为基础的LMS色度学体系及其应用的研究,以至于在不久的将来取代当前的基于XYZ的色度学体系。本文围绕基于LMS（long,middle and short wavelength response value,LMS）建立新的色度学体系的三个方面展开研究。首先,通过研究发现构成LMS色度体系的国际标准CFs存在一定缺陷,主要缺陷为其对应的色度图未能满足应有特性,不仅如此,构成XYZ色度体系的国际标准CMFs也存在类似的缺陷。通过对当前的四种国际标准CMFs和两种国际标准CFs函数的研究发现,这六种函数对应的xy色度图和u’v’均匀色度图、以及CFs对应的Macleod-Boynton色度图,均未能满足色度图所具备的性质（包含凸集性质、相交性和颜色唯一性）。因此本文展开对这些函数的修改工作。基本原则是修改后的函数尽可能接近原函数,同时确保导出的xy色度图满足色度图的基本要求（即同时具备三个性质）,最终归结为非线性约束优化问题。通过数值解,分别获得改进的CFs（记为MCFs）和改进的CMFs（记为MCMFs）。对比分析表明,MCFs与原函数CFs,以及MCMFs与原函数CMFs主要差别在短波范围和长波范围,在中波长部分,修改前后函数一致。通过采用修改前后的函数计算三刺激值LMS或XYZ时几乎无差别。其次,根据视觉的阶段学说,第二阶段为从LMS色度系统到对立色空间的转换。本文根据CIE光谱光视效率函数和文献中常用的Hurvich的红-绿和黄-蓝对立色光谱响应函数,给出两种新的从LMS空间到对立色空间的变换Γop1和Γop 2。变换Γop 2和Γop 1的差别是在研发新的变换Γop2的过程中增加了满足从L=M=S的中性色到对立色空间的中性色约束条件。数据分析结果表明,就Hurvich的红-绿和黄-蓝对立色光谱响应函数的最佳拟合效果而言,新的变换Γop1和Γop2均优于文献中一些常用的从LMS空间到对立色空间的变换。除此之外,本文对常用的变换,包括新的变换Γop 1和Γop2如何满足中性到中性条件进行了讨论。最后,本文研究了如何准确计算三刺激值LMS。LMS空间是未来色度学最重要的空间,其它的一切空间,如均匀颜色空间、色貌模型等都将依赖于LMS空间。由于计算LMS的被积函数,如物体反射率,照明光光谱功率分布等都不存在解析表达式,因此必须采用数值积分,进而有多种计算方法,而且不同算法计算结果差异较大。本文主要比较文献中可用于计算LMS的算法,包括直接选取法、CIE推荐的标准计算方法、美国测试与材料协会推荐的E2022方法、最优权重法和最小二乘法等。通过1nm标准反射率数据,可获得准确三刺激值,记为LMS1,然后通过仿真,可分别获得在不同测量波长间隔（Δλ）下的测量数据,进而可获得在测量间隔Δλ下三刺激值,记为LMS2。通过LMS1与LMS2的差异度量算法的精度。通过在三种光源（包括连续光源、荧光光源和LED光源）,对2nm、3nm、5nm、6nm、10nm、13nm和15nm的测量间隔下的比较结果表明,无论是在哪个测量间隔下,最小二乘法都是最佳的,因此推荐采用最小二乘法计算视锥感光响应三刺激值LMS。可以希望本文研究结果为CIE建立以LMS为基础的色度学系统提供重要参考依据。