沉浸式投影显示在文化教育、游戏娱乐、医疗模拟、工业设计等方面都得到了广泛应用。其中，用于鉴赏与研究的文化遗产显示对色彩的保真度有很高的要求，而且需要能给不同鉴赏者或研究者提供一致的色彩信息，否则会造成认知偏差。高保真与一致性感知的要求给沉浸式投影显示带来了新的挑战。　　现有的面向沉浸式环境的投影显示方法都是基于非常理想的物理模型，而这些模型并未反映客观实际规律，这些不准确的模型会导致投影显示中的色彩保真度下降。例如沉浸式环境中光线实际上存在相互反射干扰，同时不同观察者的实际色彩感知实际上存在差异等。因此需要有更准确的模型来描述沉浸式环境中投影图像从投影机光线出射到最终进入人眼产生色彩感知的物理过程，并根据这种模型设计相应的方法来实现色彩高保真的显示。　　本文从适应环境的几何高保真显示、色彩高保真显示、色彩高保真一致性感知显示和面向高分辨率、高对比度、立体视觉体验的色彩保真显示等方面综述了目前相关的方法及模型，并分析了对色彩保真度有影响的待解决的关键问题。本文针对目前相关方法的前提假设及局限瓶颈，建立了光线互反射以及不同观察者的感知差异的物理模型，在这些模型的基础上研究了色彩保真显示与色彩高保真一致性感知显示的方法。其中主要工作及学术贡献包括如下几个方面:　　1)基于互反射补偿的色彩保真显示方法　　针对光线在投影幕布表面相互反射造成干扰的问题，提出非漫射反射表面的辐射度模型与基于“激励-响应“的物理回馈的模拟数值计算方法，利用针对人眼感知的补偿优化方法，对互反射冗余光线进行补偿，提升了投影显示的色彩保真度。　　2)基于多光谱的色彩高保真一致性感知显示方法　　针对观察者间色彩感知存在差异的问题，利用光谱近似减少观察者同色异谱的原理，提出内容无关的启发式基色选取方法，完成多光谱显示系统设计与部署，并采用实时多光谱图像渲染方法，解决了传统显示无法对不同观察者都产生色彩高保真的一致性感知的问题。同时针对反射表面材质对投影显示色彩的影响，提出互反射干扰下的特征复用的色彩混合矩阵获取方法，利用基于流形嵌入的光谱反射率估计方法获得投影显示幕面的光谱反射率，为多光谱投影显示提供了反射率数据。　　3)色彩高保真投影显示原型系统实现与应用　　在上述方法及相关技术的基础上，实现了针对小型球幕展示环境的投影显示原型系统，针对不同显示内容验证了其色彩保真效果与色彩高保真一致性感知的效果;建立了针对大型球幕展示环境的投影显示系统，验证了其抗互反射光干扰的效果，并且将其应用于文化遗产数字化展示中。　　本文完善了沉浸式投影显示的基础模型，使得其对投影显示中的光线反射与观察者感知的描述更加准确，并有效解决了沉浸式投影显示的互反射干扰问题，并能提升显示针对不同观察者的色彩保真一致性感知。其实用性与有效性能够满足文化遗产显示应用中对色彩高保真度的需求，有利于沉浸式色彩高保真的投影显示系统的在类似应用中的推广。