本文选题于国家重大工程任务—“火星探测工程”。多光谱相机作为其中的一个重要载荷,其主要科学探测任务为获取着陆区及巡视区的多光谱图像,进而进行火星表面物质类型分布的分析工作。论文从仪器设计需求及科学目标实现两方面出发,对它的光谱、辐射和彩色定标开展了研究工作。本文定标相机是火星探测多光谱相机的鉴定件。首先,分析了火星探测多光谱相机所采用的多光谱实现技术,结合滤光片轮式分光方式和多光谱相机的成像机理,论文建立了系统全面的多光谱相机的信息传输模型和定标模型。其次,采用波长扫描法对多光谱相机进行了光谱定标,给出了具体的实验过程和数据处理流程。将多光谱相机的相对光谱响应作为权重函数,提出了一种新的中心波长和光谱带宽的计算方法。中心波长为波长对于相对光谱响应的加权平均值,而光谱带宽为带宽内面积占总面积w%时的广义w带宽。模拟结果显示,相比高斯拟合法,利用该方法计算的中心波长和光谱带宽进行信息反演时,相对输出偏差最大减小了1.3%,相对辐射误差最大减小了1.83%。再次,制定了全面系统的火星探测多光谱相机的辐射定标方法,实验过程以及数据处理流程。暗电流定标中,将暗电流定标矩阵分为两部分,整机平均暗电流和像素间非均匀性校正因子。平场定标中,给出了最优平场矩阵。绝对辐射定标中,在实验室绝对辐射定标的基础上,模拟分析了火星上不同目标的辐射谱之间绝对定标系数的差异。最后,研究了火星探测多光谱相机的彩色定标方法。将相机输出RGB值做归一化处理,转换成色度值,在与亮度无关的色度空间进行彩色定标,校正相机光谱响应与人眼视觉函数不一致引起的颜色失真。实验结果显示色度空间法相比传统的RGB方法,定标色差平均减小了0.16,而校正色差平均减小了0.65。另外,在获取样本颜色真值时,利用光源的相对光谱分布,基于CIE颜色计算公式,推算了不同定标光源下XYZ颜色空间与RGB颜色空间的转换关系。利用该转换关系,计算得到了实验室D65光源下的转换矩阵,相比标准转换矩阵,提高了样本真值的获取精度。