拓扑知觉理论认为视觉系统的基本功能是对拓扑性质的知觉。拓扑知觉早于对其他几何性质的知觉。而对艾尔朗根纲领层次几何性质感知的时间依赖性与它们在变换下的结构稳定性系统相关。大量的行为实验表明视觉系统对几何性质的知觉与艾尔朗根纲领的层次结构一致。但是对几何结构的神经机制研究却较为缺乏,缺少更直接的证据表明,视觉系统对几何结构的神经表征也具有艾尔朗根纲领的特征。关于视觉机制的研究表明,初级视觉皮层和目标形状中的局部性质的表征相关,而较高级的视觉皮层,如侧枕叶复合体（Lateral occipital complex,LOC）对于目标整体性质的表征起着关键作用。因此,本文主要关注于:1、视觉区域响应模式对视觉刺激对应几何性质的识别;2、视觉区域对层次几何性质的表征结构;3、视觉区域对层次几何性质的表征结构与艾尔朗根纲领的相似性;4、通过计算机视觉模型解释视觉区域对层次几何性质的表征。本文设计了随机间隔事件相关的四象限辨认实验,结合功能磁共振成像技术和多体素模式分析探究视觉区域对层次几何性质的表征。首先,通过Searchlight分析,发现位于枕叶的腹侧视觉通路,包括初级视觉皮层的V1区域和LOC区域,参与了层次几何性质的表征。在这一区域中,多体素模式分析四分类的正确率显著高于随机水平。我们进一步对V1和LOC脑区分别应用多体素模式分类。四分类结果表明,V1区域对欧氏性质的分类正确率高于其他几种几何性质,且无法正确预测射影性质。相反,LOC脑区对拓扑性质的分类正确率高于其他三种局部几何性质。因此,腹侧视觉通路V1区域对欧氏性质的视觉刺激较敏感,LOC区域对拓扑性质的视觉刺激较为敏感。我们进一步通过表征相似性分析探究V1和LOC对层次几何性质的表征结构。V1区域的表征距离矩阵（Representative Distance Matrix,RDM）可以观察到欧氏性质响应模式的分类聚集,LOC区域的RDM可以观察到欧氏、仿射和射影等局部几何性质的分类聚集。V1和LOC的RDM中,拓扑性质与其他局部几何性质的表征距离均较大。表征相似性分析结果表明V1和LOC对层次几何性质具有不同的表征结构。V1区域的表征结构体现了欧氏性质和其他几何性质的表征差异。LOC区域的表征结构体现了拓扑性质和局部几何性质的表征差异。通过迁移分类,发现具有更高稳定性的几何性质容易被分类器预测为与其相近且稳定性较低的几何性质类别,该结果表明枕叶区域对高稳定性几何性质的表征中同时也包含了较低稳定性几何性质的模式信息,与艾尔朗根纲领一致,高稳定性几何性质的变换会同时包含较低稳定性几何性质所需的变换。计算对象视觉模型尽管在不断改进,但仍未达到人类的性能。在这里,我们研究了几种计算视觉模型（如:gist,ssim和深度卷积网络）,并测试了它们解释V1和LOC表征结构的能力。通过百万张自然图片训练的深度卷积网络（Alexnet）的第五个卷积层具有与V1和LOC相似的表征结构。结果表明,尽管无法完全解释V1和LOC对几何性质的表征,深层卷积网络解释脑区表征的能力优于其他单层的特征提取模型。以上迁移分类和RSA分析的结果说明,腹侧视觉通路对层次几何性质的神经表征与艾尔朗根纲领提出的层次几何结构具有一致性。