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。

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。

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。

彩色数字设备颜色特性化是图像复制色彩管理流程中颜色转换的基础。为了让普通用户也可以实现照相机特性化，在研究白天自然光和夜晚日光灯2种办公照明环境下使用仪器特性化的基础上，提出一种自然光办公照明环境下不使用专业仪器的特性化方案，该方案只需要用户拥有一张ColorChecker 24色色卡。对特性化精度实验研究结果表明：在普通办公室环境下采用专业仪器测量，日光灯和自然光照明环境下的特性化精度平均在3.5~3.9个CMC(11)色差单位；在自然光照明环境下，不使用仪器测量的特性化精度是3.75个CMC(11)色差单位，与使用仪器测量的3.48个CMC(11)色差单位相比增加非常小；晴朗白天1200~1500，自然光照度变化和色温变化条件下，不使用仪器测量的特性化精度变化在0.5个CMC(11)色差单位，说明了该方案具有实用性。

多元回归法是彩色打印机特性化普遍采用的方法, 实验对影响多元回归精度的阶数、色空间选择、以及训练样本选取进行了研究。研究结果表明: (1)二、三、四阶的特性化精度分别在10.9±0.3、6.6±0.2、6.0±0.2个CIELAB色差单位; (2)回归模型采用RGB到CIELAB或CIEXYZ的预测精度基本相同, 大概相差1个CIELAB色差单位, 但如果训练样本选择适当, 两种色空间无差距; (3)训练样本的RGB取值要包括打印色域边界点0和255, 这样将保证模型总体预测精度。研究结果将指导实际应用中回归阶数、色空间选择和训练样本的选择。

IPT色空间在色域映射和图像色貌模型研究中得到应用。介绍了IPT色空间,采用D65光源下的孟塞尔系统和Ebner和Fairchild提出恒常色相数据研究了IPT色空间的均匀性。孟塞尔系统的三刺激值XYZ作为IPT色空间输入值,计算明度、彩度和色相,并与CIELAB色空间计算结果进行均匀性比较。结果表明,在明度均匀性方面,两个色空间结果基本相似,CIELAB色空间比IPT色空间稍好;在彩度均匀性上,CIELAB色空间较好于IPT色空间;在色相均匀上,采用孟塞尔系统数据的计算结果中IPT色空间在对蓝色色相预测和各个色相角的线性关系要比CIELAB色空间好,而对于Ebner和Fairchild恒常感知色相数据,IPT色空间的色相均匀性明显优于CIELAB色空间。

人眼视觉系统特性是图像显示、处理、理解等技术的重要依据，通过实验测试和理论分析研究人眼的视觉特性，使人眼视觉特性模型化，对促进光电成像技术的发展和应用具有重要的作用。结合前人拟合人眼对比度敏感函数和理论提取其数学模型的经验，对用CRT显示器显示目标光栅，在暗室环境下测量三种平均亮度的人眼对比度敏感数据采用线性调制作用下的指数形式的方法进行了拟合，并从理论上得出了一种新的CSF数学模型。通过与国外拟合结果的对比，表明此模型是一种更好的人眼对比对敏感视觉特性模型。

伽玛值设置或校正是一种控制显示器显示颜色的简单实用方法。对条纹混色比色法视觉估计伽玛值的精度进行了研究, 包括同一实验者的重复性、不同实验者的一致性、视觉估计与仪器测量结果的比较、混合条纹亮暗的选择对精度的影响。在hp CRT显示器上进行的实验结果表明, 同一实验者有很高的重复性; 不同实验者的差别较小; 视觉估计红、绿、蓝和亮度通道的伽玛值的平均值分别是2.18、2.17、2.40、2.20, 仪器测量得到的伽玛值的标准值分别是2.13、2.05、2.37、2.09。视觉估计和仪器测量的伽玛值差距约为0.08,适当选择亮、暗混合条纹不仅容易混合匹配, 估计伽玛值与仪器测量结果更接近。