为了消除集成成像系统中景深范围外目标的畸变现象, 提高重构图像的整体观察效果, 本文通过逆向光线追迹分析集成成像系统中弥散斑直径关系。参考人眼视觉特性, 首先推导出系统的目标采集景深范围; 然后根据此范围模型, 在采集装置固定的情况下, 得到集成成像系统所能重构出的真实深度范围; 以此真实深度值为参考值做深度调整, 基于查找表法得到元素图像, 最终在重构阶段得到无畸变的三维重构图像。实验结果表明, 采集景深范围内的目标可以清晰重构, 验证了此采集景深模型的合理性; 与其他方法得到的元素图像相比, 根据此模型做深度调节得到的元素图像, 其三维重构图与目标平面图的颜色直方图相似度从67.057%提升到94.507%, 结构相似性从54.002%提升到84.510%, 峰值信噪比从16.902提升到19.740, 明显消除了深度范围外目标的重构畸变, 适用于分辨率优先的集成成像显示技术。

传统主成分(PCA)光谱降维方法利用数学的方法, 保证降维后的重构光谱与原光谱在形状上尽可能相似, 但是传统PCA降维过程中无差别的对待每一个波段的光谱数据, 而人眼视觉对不同波段的光谱敏感程度不同, 会造成有时候虽然光谱误差较小, 但是人眼看上去色差较大的情况。 在保证光谱误差的同时, 为了能够有效的减少源光谱与重构光谱的色度误差, 提出了两种基于人眼视觉的加权函数对传统PCA降维方法进行优化, 并利用残差光谱对模型进行补偿。 实验过程以Munsell色卡作为训练样本, Munsell色卡和多光谱图像“young girl”作为测试样本, 然后利用本文提出的加权函数进行PCA降维并重构, 并与相关文献提出的方法进行了对比。 实验结果表明, 提出的两种加权算法, 与其他算法相比, 无论是色度精度还是在变光源的稳定性方面, 都有显著地提高。

针对目前机场跑道临时关闭助航设施的欠缺以及相关标准不统一, 导致难以向飞行员在恶劣目视条件下和安全距离内提供醒目、有效的跑道关闭信息, 给机场安全运行造成隐患等问题, 提出建立基于人眼视觉特性的机场跑道临时关闭警示灯光模型, 并采用逐点法对警示灯灯具光强进行了设计与分析, 最后对警示灯进行警示这一过程进行了仿真。仿真结果表明, 在2 km处飞行员可分辨出警示灯X形, 使飞行员能够清晰、准确、快速地辨别出跑道关闭, 对飞行员起到了警示作用, 为警示灯的研制提供了理论依据。

Aiming at solving the problem of low resolution and visual blur in infrared imaging, a super-resolution infrared image reconstruction method using human vision processing mechanism (HVPM) was proposed. This method combined a mechanism of vision lateral inhibition with an algorithm projection onto convex sets (POCS) reconstruction, the improved vision lateral inhibition network was utilized to enhance the contrast between object and background of low-resolution image sequences, then POCS algorithm was adopted to reconstruct superresolution image. Experimental results showed that the proposed method can significantly improve the visual effect of image, whose contrast and information entropy of reconstructed infrared images were improved by approximately 5 times and 1.6 times compared with traditional POCS reconstruction algorithm, respectively.

针对经典Sobel边缘检测算法对噪声比较敏感而且需要人为指定阈值等问题，提出了一种Sobel自适应边缘检测方法。首先，对经典Sobel算法改进，增加了检测方向，根据待测像素背景灰度值和人眼视觉特性自适应地生成阈值，从而检测出与人的主观视觉更为一致的图像边缘，然后对边缘图像进行形态学处理，增强了算法的抗噪性。将改进的边缘检测算法在单片FPGA上实现，利用FPGA高速并行处理的优势，系统能够实时采集、检测图像边缘并显示高帧频高分辨率图像。

从信号检测和人眼视觉角度出发，研究了直视微光夜视系统综合性能评估理论，推导出直视型微光成像系统的MRC（最小可分辨对比度）模型。该模型将光学传递特性与系统信噪比结合，建立了系统直视微光夜视MRC与目标特性、直视微光夜视仪以及人眼各部分参数之间的数学关系。验证结果表明，由该模型得到的系统极限分辨率相较于系统实际测出的分辨率相对误差为3.08%。

结合阴极射线管显示器的显色特性, 设计了用显示器显示目标光栅测量人眼红-绿和蓝-黄对立色对比度敏感的实验方案, 测量了11位观察者的人眼彩色对比度敏感视觉特性的数据, 并对测量数据进行了拟合, 通过理论分析和结合前人的经验, 提出了一种人眼彩色视觉特性的CSF数学模型, 且与国外拟合结果做了对比。结果表明, 基于显示器测量、拟合和理论分析提出的CSF模型能够较好地反映人眼空间视觉特性, 是一个具有一定科学性的人眼视觉特性数学模型。

目前LED显示屏图像的光学参数都采用仪器测量，不能代表人眼主观感受。而孟塞尔颜色体系基于人眼主观视觉特性，明确给出了客观亮度因数与人眼明度值的非线性关系，以及颜色亮度的不可加性。由此对LED显示屏进行γ校正和颜色修正，能够更加人性化地体现图像效果。

结合传统采用的均方误差和峰值信噪比评价灰度图像质量的统计方法和色差描述彩色图像差异的特点，提出了一种基于人眼视觉特性的色差均方误差和色差峰值信噪比统计参数的评价彩色图像质量的方法，并通过实验进行了验证。实验结果与德克萨斯大学奥斯汀分校的LIVE图像库中的图像主观评价结果基本符合，表明所提出的方法不仅从统计意义上有效地反映了局部甚至像点间的差别，而且由于该统计方法同时考虑了人眼视觉特性，提高了客观评价与主观评价的一致性。

结合人眼对比度敏感视觉特性和图像特征，提出一种基于人眼视觉特性的频谱图的不同频率下最小可觉察误差阈值的计算方法，利用阈值来决定水印的嵌入和提取，设计水印方案并通过实验进行验证和攻击测试。结果表明，在JPEG压缩质量因子大于30%时，峰值信噪比均大于30 dB，隐蔽性较好; 相似度在压缩质量因子为20%的情况下还能达到0.653 9，且从直观上看，提取的水印仍能清晰可见。