为实现对流化床中目标颗粒空间位姿追踪测量，开发了一种基于单目视觉及彩色纹理编码球体的位姿测量系统。针对空间位置定位，建立了空间球体成像模型，并基于小孔平面成像模型及相机坐标转换模型，结合空间解析几何相关理论，分析了单目位置测量原理。考虑球体颗粒无法通过自身形状特征实现空间姿态测量，引入纹理特征，通过提取目标颗粒纹理，比较并建立其与合成库中已知方向图像之间的相似关系，实现空间姿态的测量。根据以上理论分析，搭建实验系统并进行了一系列实验。结果表明，位置测量综合误差率不大于0.5%，姿态测量误差不大于2°，验证了所提模型的有效性和可行性。

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。

提出一种新型可变焦非球面人工复眼结构,该结构将曲面复眼划分为三个扇形区域, 不同区域内的微透镜焦距不同, 使得人工复眼能够在一定范围内实现焦距调节.通过计算及仿真分析, 对各级微透镜结构进行非球面优化, 优化后各级微透镜的球差值为优化前的1/1000, 提高了曲面复眼的边缘成像质量.采用模压成型工艺制备得到子眼个数为61,基底直径为8.66 mm的变焦距非球面人工复眼样品, 并标定各子眼的相互位置, 建立多个子眼同时识别目标的定位数学模型.搭建了人工复眼成像性能测试及目标定位测试平台进行实验验证, 实验表明人工复眼相机能够捕获清晰的圆形和十字型光斑图像, 各扇形区域内采集的图像尺寸不同, 能够实现一定范围内变焦成像.通过多个微透镜捕捉目标,利用入射角度与像点重心之间的关系解出目标点坐标, 实验结果的定位误差值在10%以内.

为了探讨人眼对比度敏感视觉特性，利用显示器显示11种空间频率、平均亮度为10、60和90 cd/m2的目标光栅，设计实验测量了120名青年的人眼亮度和色度对比敏感度数据，并采用最小二乘法对测量数据进行了分析和拟合，提出了一种多项式调制下的指数形式的人眼亮度和色度对比敏感视觉特性的数学模型，且与国内外典型的模型进行了对比分析。结果表明: 随着空间频率f的增加，人眼对比敏感度先增加后减小，当f在3 cpd～4 cpd(周/度)时，人眼最为敏感，其与目前典型的视觉模型基本一致。表明提出的测量方法是有效的、可行的，提出的视觉模型具有一定的科学性; 且该测量方法操作简单，视觉模型计算复杂度低，在实际应用中优于典型的测量方法和视觉模型，具有一定的参考价值。

鉴于生物视觉特征对于图像的良好表征能力，提出了一种基于生物视觉特征的无参考型图像质量评价方法。对生物视觉ST模型进行了研究和分析，完成了对图像的稀疏化表示[利用最小二乘支持向量机回归方法训练生物视觉特征到图像质量的映射关系，获得能够预测图像质量的回归器[通过学习的回归器完成了对图像质量的评价。基于LIVE图像库的实验结果表明，该方法对于特定失真和交叉失真的预测误差分别为2%和5%左右，并且与目前技术条件下的质量评价方法相比具有很好的精确性和单调性。

本文在结构化模型方法的基础上提出了目标的整体视觉统计模型，整体视觉模型不但考虑了目标的局部特征，而且还考虑的目标局部之间的空间位置关系。对局部特征和位置特征分别建模，局部特征根据应用选择，位置特征以树状图模型来表示，并且模型采用了统计的方法来表述结构化图模型，将能量最小问题转化为统计中的MAP 问题，简化了问题的求解。本文将这一模型应用于遥感图像的典型地物识别之中，不但能够识别单目标还可以识别多目标，识别率较高，且定位较准确。

按照仿生学原理,通过分析人眼的阈值亮度比曲线和weber比曲线,将图像根据背景亮度划分为低暗区、中间区和高亮区,分别采用不同的公式计算边缘阈值.仿真表明,该方法能够根据边缘所处背景亮度自适应地选择阈值,从而检测出与人的主观视觉更为一致的图像边缘.

综述国内外对人眼视觉特性的实验和模型化研究,对亮度调制传递函数以及彩色对比度的实验与模型进行了较详细的分析,指出Wandell提出的模式--彩色分离模型对人眼彩色视觉传递特性的研究较为全面和可行.