人们通过视觉获取大量信息,这一信息占据了感知信息中的绝大多数。视觉对于人类的重要性毋庸置疑。视觉的形成通常是视网膜进行第一阶段的信息采样,经过处理后形成亮度和颜色等视觉通路各自传递,而视网膜对这些信息也将继续进行明暗适应、亮度拮抗以及颜色拮抗等处理,最终将这些信息传递给更高一层的皮层。视网膜这些强大的处理能力离不开其内部种类繁多的视神经元构成的横向通路和纵向通路,通常纵向通路负责某种视觉信息的有效传递和增强,而横向通路则会将其连结的纵向通路内的视觉信息进行兴奋性或者抑制性的调制甚至是多个纵向通路信息的拮抗,最终这些信息经过处理后继续向后传递。本文具体的研究分支如下所示:1.视网膜中对于复杂多变的外界光线环境能够有非常强的适应能力,由感光细胞、水平细胞以及双极细胞三者组成的三元聚合体主要负责明暗适应的生理机制。通常对于亮度信息有贡献的是视锥细胞和视杆细胞两种光感受器细胞。本文基于视杆细胞和视锥细胞对于亮度的响应曲线,以及水平细胞对于视锥细胞的负反馈调制来影响其光敏感度的机制,来实现对于高动态范围图像的色调映射算法。最终模拟的模型实现效果,证实了明暗适应这种生理机制的合理性。2.视网膜是一个非常复杂精细的视觉组织,种类各异的视神经元不仅正馈地传递视觉信息,还会在双极细胞和后面的神经节细胞层次发生拮抗。具有十几类亚种的双极细胞中有一些表现出了红绿拮抗以及黄蓝拮抗的感受野特性。因此,视网膜不仅能调制总体和局部的光强输出值等低频信息,利用这些拮抗感受野,它能够将不同通路之间的视觉信息进行交互计算,最终提取视觉信息中的高频部分。视神经元的感受野不是恒定的,会随着对比度、刺激方位和朝向等动态因素而变化,本文模拟了上述的这些特点,提出了一种自适应模型,能够对图像明暗部分有效地提取边界信息,体现了视网膜在整个视觉通路的整体作用。