随着数字图像输入、显示和输出技术的发展，数字彩色图像设备在人们日常生活和工业生产中得到了越来越多的应用。但由于数字图像设备的呈色机理、表色空间和色域的不同等诸多因素的影响，导致彩色图像颜色信息在数字图像设备之间传输时经常出现失真而无法实现高保真再现。这影响了如彩色印刷、显示技术、影像分析、计算机辅助设计、远程医疗、电子商务等行业的发展，而现代色彩管理系统中的色域映射技术是解决这一问题的有效方案。目前色彩管理系统规定CIE1931XYZ或CIE1976L*a*b*色彩空间作为映射的标准连接空间，可以保持目标图像与源图像颜色色刺激的一致性。但是，要实现图像颜色的高保真再现，色彩管理的目标应当是保持复制品和原稿在人眼视感觉上的一致，即色貌一致。色貌不仅仅取决于颜色刺激本身，还与观察条件等有关。由于CIE1931XYZ不是色模型，无法预测人眼对颜色的视感觉属性，而CIE1976L*a*b*虽然能够预测一定的视感觉属性，如心理明度、心理色度和色相等，但其空间均匀性不理想、且观察条件固定、色貌预测能力较弱等原因，均无法满足颜色高保真再现和跨媒体颜色再现的要求。因此，为了满足高保真颜色信息再现的要求，提高颜色再现质量，研究基于色貌模型的色域映射理论和方法是十分有必要的。本文围绕颜色高保真再现中的关键技术——色域映射技术，对色貌及色貌模型、色域映射理论和方法以及高保真颜色再现的实现等做了深入研究。论文的研究工作和创新点主要包括：(1)分析了高保真颜色传输和再现过程中存在的色貌现象和色貌模型，阐述了色貌模型建立过程中的色度适应变换等，详细研究了CIECAM02色貌模型的计算过程、iCAM图像色貌模型的计算流程。对选用iCAM图像色貌模型作为标准连接空间的优势做了综合分析。(2)深入研究了目前基于设备-设备的色域映射理论和方法，分析了色域映射研究的内容，包括色域边界的计算、色域映射方向的选择、常用的色域映射方法等。着重研究了色域映射方法中的色域裁切算法和压缩算法，分析了几种典型色域映射方法的特点，着重阐述了CIE推荐的HPMinΔE算法和SGCK算法。(3)根据色貌模型和色域映射基本原理和方法，提出并研究了图像颜色特征属性，将其分为色域特征属性、色度特征属性和色貌特征属性。通过研究发现，对于不同类型的原稿图像，其颜色特征具有明显的不同且对于色域映射意图的适应性也具有较大差异。(4)深入研究了基于图像-设备的空间域色域映射算法，设计了基于图像-设备的空间域色域映射算法框架，并在该框架内提出了基于双边滤波的空间自适应色域映射算法(BFSAGM)和基于色貌和空间相关的色域映射算法(CASRCGM)。通过设计输出色块并计算其色差，与CIE推荐的HPMinΔE和SGCK算法进行了比较，结果表明本论文提出的两种算法在映射精度和色貌保持方面优于CIE推荐的HPMinΔE和SGCK算法，但在计算复杂度和时间上比其要复杂的多。(5)针对高保真颜色再现的需要，研究了多种扩大目标色域的方法，并将这些方法分为硬件方法和软件方法，提出了影响目标色域拓展的因素，设计了基于空间域色域映射算法模型，并对其进行了实验分析。实验结果表明可以根据高保真颜色再现的具体要求采用软件方法和采用硬件方法相结合的方式拓展目标色域，以提高颜色信息高保真再现的效率。最后，对本文的主要内容以及所取得的主要研究成果进行概括性总结，并对今后的进一步研究工作进行了展望。