颜色特性作为决定显示系统显示性能的一个关键属性，在显示设备质量评价中起着重要作用。显示系统颜色特性研究，也一直是显示系统相关研究领域的热点之一。目前，对于显示系统颜色特性的研究缺乏系统性和全面性;而且相关研究大多从物理测量的角度出发，对视觉感知和视觉认知考虑较少，尤其是视觉认知在这方面研究仍处于空白。了解观察者对颜色特性评价的视觉认知过程，使显示系统设计更加符合观察者的视觉特性，从而获得好的显示性能。本论文首先系统全面地研究了常见显示系统颜色特性，包括物理测量和理论建模。同时，研究了三维显示和电润湿显示等新型显示技术的颜色特性，对显示技术颜色特性提出了具体的改进方法。研究过程中，论文设计了一系列主观视觉感知实验，使研究更客观、可靠地反应观察者的实际观察效果。最后，本课题开创性地将视觉认知和显示图像颜色特性相结合，作为比较新颖的研究内容，填补了该方面研究的空白，为将来视觉认知在显示系统其它领域的研究奠定了基础。　　 论文的研究内容主要包括以下几方面:　　 由于不同显示设备的显示机理不同，对颜色的表现力也不同。论文在测量分析常见的多种显示技术颜色值的基础上，首先比较了各种显示器的亮度特性、伽马特性以及通道相加性。进一步研究了优化的颜色特性化算法、色域边界描述方法、色域体积计算。论文提出了具有较高精度、适合常见显示系统的颜色特性研究方法。同时采用视觉感知实验的方法，研究了色域体积与图像质量、颜色再现情况之间的关系。结果发现当白场坐标不发生偏移时，色域越大，颜色再现情况越好;但是色域大小与观察者对图像质量的评价并不等价，在图像质量的评价中，白场色坐标、暗场亮度、峰值亮度、色域的具体形状等均会影响评价结果。　　 考虑到新型显示系统与常见显示系统的差异，并不能沿用传统颜色特性研究方法。论文针对性地研究了两种新型显示系统的颜色特性，包括眼镜式三维显示系统和电润湿显示系统，并分析了影响这些显示系统颜色特性的因素。首先，基于光电特性的测量，研究了眼镜式三维显示系统的颜色特性。由于三维模式下眼镜对光线的透过率影响，眼镜式三维显示系统在三维模式下，可显示颜色范围比二维模式下小60％以上。同时，采用主观视觉感知实验，比较了三维模式和二维模式下观察者的喜好度和整体图像质量，结果表明显示模式和图像内容之间的交互影响显著。两种模式之间的差异与图像的亮度、饱和度和两眼视角差显著相关，当亮度、饱和度与两跟视角差的比值达到一定值时，三维效果最好。其次，论文通过物理测量和视觉感知实验，研究了不同情况下的电润湿显示器的颜色特性，并建立了相应的理论模型，根据油滴和高反材料的颜色，可以分别估计远距离观察和近距离观察时，人眼观察到的颜色。同时，论文也分析了当mura现象存在时，颜色特性对mura的影响。在此基础上获得的预测模型可通过测量油滴亮度和整体亮度的比值，可以预测不同情况下mura的平均可见阈值和平均不可接受阈值。　　 多基色系统是改善显示系统颜色特性最有效的方法。论文详细研究了多基色系统中存在的基色的优化设计、颜色转换方法不唯一等多方面的问题。在此基础上，论文设计并搭建了由两台DLP系统构建的特定四基色系统和六基色系统，研究了它们的颜色特性和存在的问题，并分别提出了优化设计方案，较大地提高了色域范围。其中，六基色系统在保证白场不变的情况下，色域体积增量约为100％。论文提出了一种基于等亮度线的颜色转换算法，该算法既避免了矩阵转换方法造成的交界面的不连续性，又克服了等亮度面算法的复杂性，可以达到较好的转换效果。通过主观实验的方法，研究了不同色域大小三基色和四基色系统的显示效果。结果表明，采用四基色系统，可以改善显示效果。80％色域的四基色系统，显示效果比100％色域的三基色好;即使色域为三基色色域50％的四基色，也可以达到色域较大的三基色一样的显示效果。　　 论文研究了颜色特性对视觉认知的两个方面的影响，包括视觉记忆和视觉注意。基于主观实验，研究了颜色特性对短时记忆的影响。实验结果表明颜色对短时记忆有显著影响，并得到短时记忆正确率与图像颜色特性之间的关系。结合眼球追踪系统，论文也研究了颜色及位置对视觉关注的影响。采用自然图片，颜色色调对关注时间影响显著,观察者对红色、蓝色及其混合色紫红色的关注时间较长，对青色的关注时间较短。采用单色色块也存在类似规律，但颜色特性对关注时间无显著影响。采用单色色块，黄色的关注时间较长，人眼对该颜色较敏感。色块亮度和子图片主体的亮度对第一眼关注这部分区域人数有显著影响，归一化亮度在0.39左右的图片，第一眼关注这部分区域的观察者人数最多。位置对关注时间和第一眼关注这部分区域人数的影响均很显著。由于观察者遵循从上到下的观察顺序，因此大多数人第一眼关注屏幕上方位置，且屏幕上方和中间的平均关注时间较长。　　 决策行为是认知过程的重要环节，研究图像颜色特性对视觉认知影响的重要环节之一就是研究图像颜色特性对决策行为的影响。论文采用眼球追踪系统，通过分析观察者的视觉认知过程和决策行为，建立了用于预测观察者决策行为的理论模型，并分析图像颜色特性对决策行为的影响。结果表明在影响决策行为的颜色特性中，亮度的影响大于饱和度的影响。