构建了一种基于自监督的框架，该框架从单目立体内窥镜视频中提取多视图图像，利用图像中的底层三维（3D）信息构建对象的几何约束，实现软组织结构的准确重建。基于分割任意场景模型对内窥镜下的动态手术器械、静态腹腔场景及可形变软组织结构进行分割解耦。该框架利用简单的神经网络多层感知机来表示动态神经辐射场（NeRF）中运动手术器械和形变软组织结构，基于偏斜熵损失对手术场景中的手术器械、腔体场景和软组织结构进行正确分离。在通过使用单目立体内窥镜捕获机器人手术模拟器场景的数据集上，将所提方法的结果与其他方法进行定量定性比较。结果表明本文方法在处理腹腔体场景、软组织结构重建、手术器械的分割解耦，以及来自多视点的3D信息和运动对象的图像分割等方面显著优于当前的方法。

立体显示、虚拟现实及头戴设备的应用研究需要对人眼视觉双目特性做更深入的研究。阈值测量是研究视觉感知特性的方法之一，人的左右眼分别观看不同的颜色，且双眼观看的颜色色差不超过双目颜色融合的阈值时，可能会感知到灰色，也就是发生了双目色调消除现象。为了研究这种特殊现象，本文设计了视觉心理物理学实验，在CIELAB颜色空间中研究双目融合范围内能够感知到灰色现象的对立颜色方向和色差阈值，并将实验结果分别在LMS、Macleod-Boynton、DKL等颜色空间中表示，为进一步研究人眼特性及双目颜色机理提供实验数据。

立体显示是未来显示技术发展的重要方向，而左右眼视图颜色不一致是立体显示中常见的现象，会导致人眼观看时视觉不舒适。在立体显示条件下，不一致颜色的双目融合研究是传统颜色视觉研究的扩展和补充，不仅对了解人眼视觉系统视信息处理过程及机理有一定的科学意义，而且对解决现有立体显示技术视觉不舒适难题也有应用价值。本文对人眼双目颜色融合的相关研究文献进行了整理，从双目颜色融合、颜色融合与立体融合的交互作用及双目颜色融合对立体显示视觉舒适度的影响三个方面展开分析，总结了双目颜色融合的研究现状，指出目前对视觉系统的双目颜色融合与立体融合的交互机制仍然不完全清楚，研究结果多停留在现象描述上，缺乏定量的实验数据来建立双目颜色融合模型。并提出双目颜色不一致会影响立体显示视觉舒适度，而基于立体显示技术的图像增强方法将成为未来的研究热点。

基于双目视差的光栅式自由立体显示器技术已逐步成熟,为了定量研究颜色对自由立体显示器视觉舒适度的影响,需要对显示器进行颜色特性化。实验研究了一台彩色有源矩阵薄膜液晶光栅式自由立体显示器的通道独立性、色品恒定性和颜色特性化精度。结果显示:该显示器在三维(3D)模式下的通道独立性较差,而在二维(2D)模式下的通道独立性非常好;无论3D还是2D模式,该显示器的色品恒定性均非常好;该显示器3D和2D模式下增益-偏置-伽玛(GOG)模型的特性化精度分别为3.64和0.99Δ E*ab(CIELAB 色差),查找表(LUT)模型的精度分别为2.36和0.65Δ E*ab。显示器在3D模式下受到串扰的影响,因此其颜色特性化精度低于2D模式,其中LUT 方法的特性化精度可基本达到颜色视觉实验的要求,但要实现立体显示下的颜色精确预测或控制,还需要寻找其他更高精度的特性化方法。

针对红外与微光图像配准的特殊性, 为了减少配准计算量, 提出了一种从主方向确定和特征点描述 两方面加以改进的加速鲁棒特征(Speeded Up Robust Feature, SURF)配 准算法。首先检测微光图像和红外图 像的边缘, 然后用改进型SURF算法提取两种图像边缘上的特征 点, 并采用最近邻距离法对原始特征点进行筛选。在得到较高精 度的特征点后进行粗匹配。接着用随机抽样一致 性(RANdom SAmple Consensus, RANSAC)算法对一次筛选后的 特征点进行精匹配。最后利用精确的特征点建立变换模型, 并 将重采样后的待配准图像与参考图像实现配准。实验结果表明, 该算法不仅可以解决红外与微光图像的配准问题, 而且在匹配精度和 算法运算时间等方面的表现均优于原始SURF算法。

最小可觉差是人眼视觉重要特性之一, 随着计算机显示器的普及, 显示器环境下的亮度最小可觉差对图像细节有重要的应用价值。利用10 bit图像显示卡和液晶显示器方便、精确控制亮度刺激, 在显示器显示亮度范围内产生27个不同亮度背景, 采样心理物理学亮度视觉匹配实验测得亮度最小可觉差。实验结果表明, 在背景亮度为11.89～142.3 cd/m2中等亮度下人眼最小可觉差与背景亮度的比值约为0.017, 并遵守韦伯定律; 在背景亮度为0.38～9.36 cd/m2的弱亮度情况下, 人眼最小可觉差与背景亮度的比值随亮度的增加呈单调递减趋势。在显示器上测量的中等亮度下人眼亮度最小可觉差与Koenig and Brodhun采用传统光学方法得到的实验结果基本一致。

针对经典的暗原色理论算法在处理雾天图像时，图像的边缘光晕现象，图像的色度、色调、亮度失真等问题，提出基于全变差(TV)模型的暗原色理论雾天图像增强算法。基于暗原色理论数学模型，粗略的获取透射率图像，并在此基础上，通过引入TV 模型，对透射率图像进行保边平滑优化，为避免图像中高亮度区域出现光晕失真现象，结合容差机制，判断图像中的天空区域，对透射率图像进行修正，根据暗原色理论的数学模型反向求解，获得复原后的图像。通过主观观察和客观评价，在整体和细节方面该算法比经典的暗原色算法有更好的处理效果。

根据微型AM-OLED显示器的技术原理,提出了以双HDMI接口为视频输入接口、PIC16F1825为MCU控制芯片,以及双微型AM-OLED为显示器的立体显示系统的电路设计方案,主控芯片通过IIC串行总线对各模块寄存器进行配置。利用人眼的双目视差成像原理,通过配置HDMI解码芯片ADV7611和AM-OLED微显芯片的寄存器,使交错隔列立体视频源的奇数列和偶数列分离,视频源的奇数列和偶数列分别显示在左右眼相对应的AM-OLED显示器上,最终实现了立体显示。经测试,验证了系统方案的有效性。

结合人眼对比度敏感视觉特性和图像变换域特征, 提出了一种新的人眼感知图像误差阈值的计算方法; 结合计算的阈值, 提出了一种新的彩色图像水印方案, 并进行了仿真实验和攻击测试; 实验结果表明, 含水印图像经攻击后提取的水印信息仍清晰可见, 其相似度值在压缩质量因子为50%的压缩攻击下仍能达到0.7371以上, 表明提出的水印方案具有较好的透明性和较高的鲁棒性; 并且在水印嵌入和提取过程中将原始彩色图像变换到与设备无关的CIELAB颜色空间, 从而更好的提高了水印的鲁棒性。综合结果表明提出的水印方案是一种行之有效的水印嵌入和提取方案。

为了将PC机上的视频源在双AM-OLED微型显示器上实现立体显示, 设计了立体视频显示接口电路。对该系统所采用的人眼的双目视差原理和SVGA050微显芯片立体显示功能进行研究。针对AM-OLED显示器的结构与特点, 提出了双VGA接口为视频输入接口、PIC18LF2550为MCU控制芯片, 双AM-OLED微型显示器的立体显示系统的电路设计方案; 介绍了母版和OLED板的设计以及主控器利用IIC串行总线对各模块寄存器进行配置。介绍了立体显示功能实现的原理和配置SVGA050微显芯片的立体功能控制参数的方法。实验结果表明,通过对开发的立体显示系统进行左右格式的立体视频源播放测试, 实现了视频源在双127 cm(05 in)、800×600分辨率SVGA050微显芯片上的立体显示。最后验证了基于AM-OLED微型显示器的立体显示接口电路设计方案的有效性。