人类认知周围世界的最方便、最有效的媒介是辐射。辐射本身具有强度大小和光谱分布特征。因此基于辐射的强度或光潜差异，可以完成对周围目标的有效辨识。 首先，本文从辐射传输过程的数学建模入手，建立了光电成像装置的像平面上像素点的灰(强)度值与辐射光潜强度的数学关系式。基于这个数学关系式，对辐射辨识系统进行了分类-一元辨识系统(传感函数个数为一)和多元辨识系统(传感函数个数为二或三)，并指出辨识辐射光潜的关键因素是光电传感器的光谱敏感曲线的响应波段、形状和个数。 其次，本文对一元辨识系统的辨识方法，进行了理论研究和实验验证。由于一元辨识系统只能感受辐射的强度信息，一般来说，无法基于它的强度来辨识光谱。但是若视场中的目标具有辐射光谱分布差异，且其光谱分布差异主要体现在某一固定波段具有不同的单调性，那么可以通过有选择地改变光电传感器的响应波段，来提高目标与背景的对比度，从而也可以达到辨识目标的目的。 对于多元辨识系统(光谱敏感曲线个数为二或三)，指出可以通过设计光潜敏感曲线的形状，来使得归一化信号强度可以表征光谱信息，从而可以有效辨识单色辐射、线性连续辐射。经过分析人眼锥细胞光谱敏感曲线，发现它具有二元辨识系统的典型特征。因此，它也就能辨识单色辐射、线性连续辐射，计算结果也证实了这一点。基于此，本文指出颜色的实质是生物形式的辐射光谱辨识坐标。 再次，辐射光谱辨识理论为色度学提供了理论基础。CIE1931RGB光谱三刺激值曲线是色度学中重要的实验曲线，研究发现，可以通过建立锥细胞光谱敏感曲线与光谱三刺激值曲线之间的数学关系，进而由人眼锥细胞敏感曲线推导出光谱三刺激值曲线，并对光谱三刺激值曲线出现负值部分作出了数学解释。 最后，基于辐射光谱辨识理论和生物学中的细胞分化理论，本文提出了一个色觉分化假说，做出了色域演化图，给色盲现象以一个定量的解释，为色觉的定量检查提供了理论依据。