基于数码相机的光谱测量能够克服分光光度计和光谱辐射度计基于单点测量方式的局限性,解决分光光度计仅能进行接触式测量的缺陷,避免现有光谱相机空间分辨率低、实际应用灵活性差等缺点,能够实现基于大面积和像素级别的光谱测量与应用。在基于数码相机的光谱测量方法中,基于单幅RGB图像的光谱测量方法具有设备成本低、成像快速、操作灵活、实际应用方便、容易实现普适性应用等特点,成为近些年的研究热点。本论文从光源对光谱估计的影响、样本集差异性表征及优化、光谱估计方法和测量系统在开放测量环境应用的方法等方面,针对基于数码相机单幅RGB图像的光谱测量技术进行了系统的研究,建立了基于数码相机单幅RGB图像的光谱测量相关方法,对方法进行了检验,取得较好的研究结果。针对光源对光谱估计精度影响的问题,本论文分析了色温用于描述光源对光谱估计精度影响的局限性,探讨了具有特定光谱功率分布的光源对光谱估计的影响规律,定义了光源光谱功率分布特征描述指标,对光源影响光谱估计精度的根本原因和规律进行了探索和总结,用于指导实际光谱测量系统搭建工作中的光源设计和选择。针对样本集差异性表征及优化问题,本论文提出了基于仿真光谱测量系统的样本集光谱差异性度量方法和样本集优化方法,通过实际实验证明了样本集光谱差异性指标与实际光谱估计误差之间的强相关性、验证了样本集优化方法的有效性,论证了面向不同的光谱测量应用领域,构建特定训练样本的结论。针对现有光谱估计方法设计存在的偏离线性成像模型、训练样本加权颜色空间使用不当、局部训练样本选择缺乏自适应性等问题,提出了一种自适应局部加权线性回归光谱估计新方法。新方法采用高斯加权线性回归模型进行光谱估计研究,在保证数据和求解模型均符合线性化成像模型的同时,通过使用高斯加权,实现了局部训练样本的自适应优化选择。另外,方法通过在CIELAB均匀颜色空间中计算加权矩阵,使权重的计算更加符合视觉感知特性。新方法实现了光谱估计矩阵求解的优化,提高了光谱测量精度。针对测量系统如何在开放测量环境应用的问题,提出了一种基于成像条件校正的光谱测量方法。新方法采用参考白板解决曝光水平和照明光源类型不一致的问题,并结合光源数据库和系统的成像模型,对由光源差异性引起的测量误差进行进一步的自适应校正。新方法初步实现了基于数码相机的光谱测量系统在开放测量环境中的光谱测量应用,但面对测量系统实际灵敏度函数和成像模型等因素对测量精度的制约,方法仍有待进一步完善和提高。