Στη διδακτορική διατριβή μελετώνται πέντε διαφορετικά προβλήματα που συναντώνται στη δημιουργία ενός συστήματος εκτίμησης ανακλαστικότητας χρώματος αντικειμένων και ποιοτικού ελέγχου έγχρωμων επίπεδων επιφανειών με σχέδια. Το πρώτο πρόβλημα αφορά στην εξαγωγή της απόκρισης φωτεινότητας της κάμερας που θα χρησιμοποιηθεί στο σύστημα. Για την εκτίμησή της προτάθηκαν τέσσερις μέθοδοι (δύο παραμετρικές και δύο μη παραμετρικές) που κάνουν χρήση των δεδομένων πολλαπλών εικόνων τυχαίων σκηνών. Η απόκριση φωτεινότητας εκτιμάται με χρήση πρωτότυπων συστημάτων εξισώσεων υπό περιορισμούς. Το δεύτερο πρόβλημα αφορά την εκτίμηση της φασματικής απόκρισης της κάμερας. Προτείνεται μία νέα μέθοδος που χρησιμοποιεί μοντέλο αθροίσματος κανονικών κατανομών και γενετικό αλγόριθμο. Η μέθοδος αυτή παρουσιάζει ανώτερη απόδοση σε σχέση με άμεσα ανταγωνιστικές μεθόδους στην εκτίμηση των φασματικών αποκρίσεων. Το τρίτο πρόβλημα αφορά επιλογή οπτικών φίλτρων από διαθέσιμο σύνολο για την κατασκευή πολυκαναλικού συστήματος εκτίμησης της φασματικής ανακλαστικότητας αντικειμένων. Προτείνονται νέες προσεγγίσεις με ανώτερη ακρίβεια φασματικής ανακατασκευής ανακλαστικοτήτων σε σχέση με ανταγωνιστικές μεθόδους. Το τέταρτο πρόβλημα αφορά στην επίτευξη χρωματικής ισοστάθμισης. Προτείνεται μία νέα παραδοχή μεγιστοποίησης της αντίθεσης στο κανάλι της φωτεινότητας. Με βάση την παραδοχή αυτή προτείνονται νέες μέθοδοι χρωματικής ισοστάθμισης και συγκρίνονται με υπάρχουσες στη βιβλιογραφία. Τα αποτελέσματα είναι συγκρίσιμα ή και ανώτερα ανταγωνιστικών μεθόδων. Το πέμπτο πρόβλημα αφορά στη δημιουργία συστήματος ανίχνευσης σφαλμάτων σε έγχρωμες επίπεδες επιφάνειες. Προτείνεται ένα πρωτότυπο σύστημα εντοπισμού σφαλμάτων που βασίζεται στην σύγκριση διανυσμάτων χαρακτηριστικών τοπικών ιστογραμμάτων σε πολλαπλά επίπεδα ανάλυσης και χρωματικά κανάλια. Τα διανύσματα χαρακτηριστικών είναι ανεξάρτητα από περιστροφή και μετατόπιση και ανεκτικά σε παραμορφώσεις. Η μέθοδος απαιτεί την ύπαρξη δειγμάτων αναφοράς για εκπαίδευση. Με έναν πρωτότυπο αλγόριθμο εντοπισμού σφαλμάτων, που χρησιμοποιεί τα δεδομένα που αποκτήθηκαν από τα δείγματα αναφοράς, γίνεται εντοπισμός των σφαλμάτων στις εικόνες επισκόπησης. Το σύστημα αξιολογείται όσον αφορά στην απόδοσή του χρησιμοποιώντας μία βάση δεδομένων εικόνων η οποία περιέχει τεχνητά σφάλματα και δημιουργήθηκε για το σκοπό αυτό. / This dissertation analyzes five different problems on the development of an image based reflectance reconstruction system for defect detection on colour patterned planar objects. The first problem involves the estimation of the camera’s photoquantimetric response. Four new methods are proposed (two parametric and two non-parametric) using multiple images of the same static scene. The photoquantimetric response is estimated by the use of a novel formulation of linear systems with restrictions. The second problem refers to the estimation of the camera’s spectral response. Through the use of a sum of Gaussian model combined with genetic algorithms a new formulation is achieved. This new method shows improved performance compared to previous approaches. The third problem involves the selection of a subset of optical filters from an available set for the development of a multispectral reflectance reconstruction system. New approaches are proposed based on statistical features of the system responses providing better reflectance reconstruction accuracy in comparison to previous methods. The fourth problem refers to colour constancy. A novel assumption is proposed based on contrast maximization in the intensity channel. New methods based on this assumption are proposed. These new methods show comparable or even superior performance to existing colour constancy methods. The fifth problem involves the development of a defect detection system for coloured patterned planar surfaces. A novel defect detection system is proposed based on the comparison of statistical local feature vectors at multiple scales of resolution. The features used are rotation and translation invariant and robust to non-linear deformations. The system requires the existence of defect free reference patterns. A novel defect detection algorithm is proposed and tested on a database especially created for the task with satisfying results.