颜色恒常性是人视觉系统在光源变化的情况下对场景的真实颜色保持相对恒定感知的能力，它属于视觉系统知觉感知的范畴。在真实自然场景中，环境光源的光谱构成随着时间的变化而变化。而反射入眼睛的光线主要由两部分构成，一部分是场景的物理属性，另外一部分是光源。因而当光源变化的时候，进入眼睛的光线成份也会发生变化，所以视觉系统的颜色恒常能力就是抵制这种由光源改变所引起的变化，与此同时保持对场景物理属性的真实感知，比如表面颜色。本文在神经电生理学，心理物理学，以及传统的计算机视觉研究颜色恒常性的基础上，提出了两个基于人类视觉系统机制的颜色恒常性模型：（1）视网膜作为视觉信息处理的门户，直接承担了大量的视觉信息处理任务。由水平细胞，双极细胞，无长突细胞以及神经节细胞等视网膜神经元构成了视网膜信息处理的主要生理基础，特别是双极细胞和神经节细胞的中心外周感受野结构，是视网膜处理视觉信息的主要特点。本文假设颜色恒常性在视网膜信息处理阶段就得到了实现，基于视网膜上各种神经元处理信息的机制建立起数学模型。在几个大型的专用于计算性颜色恒常研究的图像数据库上的实验证明，本文提出的模型所具备的性能比大多数颜色恒常性模型更好，且很好的符合视觉系统的生理机制，也为视觉系统中颜色恒常性的实现机制给出了一种新的解释。（2）V1区中双拮抗神经元的感受野同时具备中心和外周的空间拮抗和颜色拮抗的双重特性，大量的电生理实验研究认为双拮抗神经元是视觉系统实现颜色恒常感知的生理基础。本文模拟双拮抗神经元的感受野机制并将其运用于计算性颜色恒常问题。在由自然场景下获取的色偏图像库上的实验证明双拮抗神经元的感受野结构的确具备实现颜色恒常性的能力，特别是双拮抗神经元对以一幅图像作为其输入信号的响应很好的包含了场景光源的信息。此外，模型还初步地探讨了从视网膜到LGN，LGN到初级视觉皮层（V1区）所形成的第一视觉通路中各种主要的颜色敏感性细胞在实现颜色恒常性中的作用。