失明是最严重的残障之一。针对视网膜色素变性和老年黄斑变性此类致盲型疾病,视网膜假体通过电刺激视网膜而诱发出离散的光幻视点,构成“人工假体视觉”,从而实现视觉功能修复。然而,由于受到微电极阵列制造工艺、能量传输及长期植入稳定性等因素的限制,目前视网膜假体中可植入的电极数目非常有限,因而产生的人工假体视觉仍是一种低分辨率的视觉感受。同时相比于正常视觉,植入者的视觉感受中一些有助于开展视觉任务的特征信息(如颜色、亮度和深度等)被不同程度减弱甚至缺失。因而假体植入者在生活场景中所能感知到的视觉信息非常有限,视网膜假体的视觉修复能力仍有待提高。目前,视网膜假体的研究焦点已从能否诱发出视觉感受,发展至如何有效优化诱发的低分辨率视觉感受,以提供更多有用的视觉信息,使植入者进一步获益。围绕这一重要问题,基于视觉认知科学、神经工程及信息科学,本研究开展了视网膜假体中的人工视觉信息处理和优化表达研究。具体内容包括:针对假体视觉中的分辨率低、特征信息缺乏(颜色、亮度及方位等)等问题,为解决假体植入者在生活中更好的开展物体定位和识别任务,提出两种基于显著性注意计算模型的图像处理策略,有效检测并优化表达日常生活场景中的物体。开展的假体视觉仿真实验研究结果发现,优化表达策略使生活场景中物体的识别准确率显著提高近一倍,表明策略能够显著提高假体视觉下场景中物体识别能力。人脸识别是日常生活中假体植入者实现人际交往的重要能力。本研究基于人脸检测技术提出三种假体视觉下的人脸优化表达策略。研究结果表明,不同人脸区域检测方法的引入,实现在有限视野中低分辨率假体视觉下的有效人脸检测和区域定位。同时,进一步的放大表达显著提高了仿真假体视觉下熟识人脸的识别准确率和识别效率。该图像处理策略为假体植入者人脸识别任务的有效开展提供了创新的解决思路。同时,研究发现人脸外部特征信息对假体视觉下人脸识别任务具有重要影响。运动物体的识别对假体植入者在生活环境中安全的行动及导航能力具有重要的意义。本研究创新提出了基于背景减除算法的运动物体的优化表达策略,开展了仿真假体视觉下场景中运动物体识别研究。实验结果表明,改进的背景减除结果能够进一步改善运动物体提取效果;通过两种增强表达策略,24×24分辨率下室内和室外的运动识别准确率分别从49.06%和44.06%显著提高至78.44%和85.31%;分辨率增加至32×32时,识别率最高达到89.38%。证明所提出的图像处理策略能够改善受试者的视觉感受,显著提高了假体视觉下场景中的运动物体识别能力。同时,分辨率也是影响假体视觉下运动物体识别的重要因素。假体视觉下运动物体的优化表达研究对植入者日常生活中规避风险,提高独立行动的能力具有重要意义。上述所开展的系列研究工作结果,能够为视网膜假体中人工视觉信息处理方法和优化表达策略提供新的思路和理论依据,并为植入者术后视觉功能恢复评估奠定了重要的实验基础。