为解决高分辨率、高刷新率微显示器存在的传输数据量过大的问题，针对人眼视觉特性以及数字驱动硅基有机发光二极管（OLED）微显示器的扫描方式，提出基于非对称椭圆中心凹最小可觉差（JND）模型的位平面图像压缩算法，并针对该算法设计了相应的硅基微显示控制器，在现场可编程门阵列（FPGA）平台上验证算法的可行性。实验结果表明，与当前其他JND模型相比，该模型更加符合人眼视觉特性，基于该模型的位平面图像压缩算法能够在不影响人眼主观感受的前提下，对图像进行较大程度的压缩，图像平均压缩率可以达到39.573%，能够有效降低微显示器中的传输数据带宽。

传统的二维JND(Just Noticeable Difference)模型只能估计平面图像的最小可觉差,并不完全适用于虚拟立体视觉下的大视场角图像。首先根据人眼视觉特性,对亮度、对比度、中心凹和立体深度4种掩蔽特性设计相应的双目观测实验,通过实验数据建立JND数学模型并将其与当前其他JND模型进行对比,结果表明该模型在同等感知质量下可以去除更多的视觉冗余。然后将该视觉感知冗余模型应用于图像压缩,为此提出一种多重色阶压缩算法,该算法根据人眼色差阈值对图像的不同区域进行不同等级的色阶量化,量化过程结合Floyd-Steinberg误差分散算法可以去除视觉冗余数据。最后在FPGA(Field-Programmable Gate Array)硬件平台上完成算法的验证,结果表明该算法的平均比特压缩率可以达到61.65%,能够有效降低VR(Virtual Reality)图像所需的传输数据量。

针对回转窑表面的红外图像模糊, 图像细节不易分辨的问题, 提出一种基于视觉特性的回转窑表面红外热图像增强方法。该方法利用人眼在不同灰度级的分辨能力差异, 将回转窑表面的红外图像灰度映射到人眼易分辨区域, 从而提高人眼对图像细节的分辨能力。实验结果表明: 提出的方法能够凸显红外图像边缘, 及时反映窑内的高低温区域, 对避免异常高温引起的红窑事故、保障窑炉经济高效地运行具有重要意义。

红外焦平面器件普遍存在着非均匀性问题, 对红外焦平面阵列（IRFPA）实施非均匀性校正对提高成像质量具有重要意义。传统的IRFPA多点校正算法存在运算量大、实时性能低、实用效果差等问题, 为此文章综合人眼视觉特性, 提出IRFPA非均匀性多点校正算法。人眼视觉对图像的灰度分辨能力是有阈值限制的, 利用这种分辨阈值可以对IRFPA的标定点进行有效压缩, 生成像元号-校正系数表, 然后通过查找系数表, 实现IRFPA的非均匀性实时压缩校正。实验证明, 提出的IRFPA非均匀性校正算法较传统的IRFPA非均匀性校正算法实时性能更好, 非均匀性降低了0.203%。

针对近眼显示系统存在数据传输带宽过高的问题,构建多尺度金字塔模型实现人眼视觉区域的多分辨率显示,将人眼视觉区域空间变化率的特性应用到数据传输的过程中;根据多尺度金字塔模型设计面向近眼显示系统的微显示控制器,实现了对视频图像的编解码处理,并在分辨率为1600×1600×3的全彩高清硅基有机发光二极管(OLED)微显示器上验证控制器的可行性。实验结果表明,基于多尺度金字塔的多分辨率图像传输算法符合人眼的直观感受,较好地去除了下采样过程中出现的边界线效应,有效降低了数据的传输带宽,能够满足近眼显示领域对微显示器实时渲染性能的要求。

针对图像质量数据库的主观评价方法存在失真等级少,缺少实验结果分析等问题,提出一种大样本图像质量主观评价方法。该方法基于双激励连续质量量表进行设计,使用简化的2级主观评价尺度评价,通过循环积分、最优选择和顺序调整获得样本图像的质量排序,并基于模糊聚类分析的思想将获得的图像次序的概率视为匹配程度,建立样本的模糊相似矩阵。通过指标规格化,建立模糊相似关系、等价关系以及分类、评分等步骤,最终确定图像质量得分。64级失真图像质量主观评价实验结果表明,图像质量得分能够准确反映可察觉差异的变化,主观评价结果的正确率达到94%,图像质量得分的标准差介于0~7,均值为3.08(百分制),远低于其他图像质量数据库的水平。所提方法具有较好的准确性和稳定性,适用于图像质量数据库的主观评价和人眼视觉特性研究。

针对现有的图像质量评价方法普遍为人工设计特征, 难以自动且有效提取到符合人类视觉系统的图像特征, 受人眼视觉特性的启发, 提出一种新的基于卷积神经网络的全参考图像质量评价方法(DeepFR)。该方法基于对数据集本身的学习设计了卷积神经网络DeepFR模型, 利用人眼视觉系统对梯度的敏感性进行加权优化, 提取了符合人眼视觉特性的视觉感知图。实验表明: 设计的DeepFR模型优于已有的全参考图像质量评价方法, 其预测结果与主观质量评价有很好的精确性与一致性。

针对装配有自动门控电源的像增强器在高照度的情况下会出现闪烁的现象，结合自动门控电源阴极高压脉冲信号的离散特性和人眼视觉特性，分析了整管在高照度的情况下出现人眼可见闪烁现象的原因及解决办法，提出亮度最小可觉差和视觉暂留效应是有关人眼观察舒适性的重要特性。在高照度的情况下，由于自动亮度控制功能的介入，阴极高压脉冲信号的占空比会自动降到一个较低的值，但是由于器件的限制，阴极高压脉冲信号占空比的步进值是一个固定的常数，故阴极高压脉冲信号的占空比越低，其步进值对阴极高压脉冲信号的影响越大，最终也就对像增强器的屏极亮度稳定性影响越大。通过对人眼视觉特性的分析及对阴极高压脉冲信号的计算，给出了阴极脉冲信号允许的最小占空比及最小开启脉冲宽度的要求，并给出了计算方法。

为了解决水印透明性、鲁棒性与水印容量之间的平衡问题, 结合人眼对比敏感度视觉特性, 提出了一种彩色图像的盲水印算法。算法首先结合人眼对比敏感度视觉特性及其模型, 在频域中计算人眼感知原始图像的对比敏感度阈值; 其次结合人眼对强度的感知模型, 计算水印图像信息的强度感知值; 然后结合嵌入强度系数值, 以感知原始图像的对比敏感度阈值为水印嵌入量的门限, 实现数字水印的嵌入; 最后依据密钥, 采用逆过程提取水印。实验结果表明, 在压缩质量因子为20%、中间剪切1/4区域的较强攻击下, 提取水印与原水印的相似度达到0.78以上, 且保证了较好的水印透明性。

为了使图像压缩后的效果更加符合人眼感知特性, 提出了一种结合人眼对比度敏感视觉特性的图像压缩算法。算法首先结合视觉特性和图像变换域频谱系数特征, 提出一种图像的角频率的计算方法, 并依据计算的角频率提出一种人眼觉察图像最小误差阈值的计算方法; 然后以此阈值作为量化步长, 提出一种图像变换域频谱系数的量化方法; 最后采用霍夫曼编码算法进行编解码, 实现图像的压缩。并对三幅彩色图像进行了仿真实验, 结果表明: 与JPEG技术相比, 三幅彩色图和各分量图的平均压缩比、PSNR和SSIM依次提高了10.480 7%、6.987 9%和2.649 4%。表明提出的结合人眼视觉特性的图像压缩算法是一种较好的、有实用价值的压缩算法。