在采集、压缩、处理、传输和显示视觉信息的过程中,会引入各种类型的失真,给视觉信息的处理、分析与应用带来了困难。因此,需要设计有效的评价方法来度量视觉信息的感知质量,以较小的代价获得较优的感知质量。传统主观质量评价方法是通过被试观看图像并对图像质量的优劣做出评价。由于人类对图像质量的感知判断更倾向于给出定性分析,难以给出定量分数,同时被试之间存在较大的个体差异,使得传统主观方法获得的质量分数不能精确地反映图像质量。因此,本论文研究通过直接测量被试在观看图像时的脑电信号来分析脑电的变化与感知质量之间的关系,重点研究人类视觉系统对图像质量好坏引起的不同感知响应、不同失真程度引起的感知变化、不同美观程度引起的感知差异问题。主要的研究成果概括如下:(1)提出了一种基于诱发脑电P300成分的失真图像质量评价方法,分析不同质量图像的感知脑电信号差异,探索质量认知机理。首先,选择具有质量差异的自然图像对作为主观实验材料。然后,基于Oddball范式设计主观质量评价实验,随机呈现不同质量的图像序列,由被试给出图像的失真判断,并采集脑电信号。最后,构建脑电信号的分类方法,将观看不同质量图像所产生的脑电信号进行分类,得到图像质量优劣的等级评价。实验结果表明,人类对于不同质量的图像具有不同的感知响应,利用测量脑电信号的方式评价图像质量更加有效。(2)提出了一种基于事件相关电位差异的美学图像质量评价方法,分析不同美观度图像所引起的事件相关电位的差异,探索美感认知过程差异。首先,基于Go/Nogo范式设计五组不同美感度对比实验,被试观看对比图像给出美观程度的评价,并采集感知脑电信号。然后,对脑电信号进行处理得到事件相关电位,分析并对比不同美感度图像得到事件相关电位波形差异。最后,对观察不同美感度图像的脑电信号进行分类,对比分类结果。基于专业图像美学数据库的主观实验结果表明,人类对于不同美感度的图像具有不同强度的感知响应,可通过感知响应对图像美感度进行评价。(3)提出了一种基于卷积神经网络的脑电信号分类方法,构建更优的感知脑电信号与图像质量之间的映射关系。首先,针对脑电信号的低空间分辨率和高时间分辨率的特性,设计了多通道序列融合的深度网络。然后,利用网络的层次感知和层间融合模型提取脑电信号的空-时特征。最后,建立脑电信号特征与感知质量的映射关系,实现对不同质量图像所获得的感知信号的分类。实验结果表明,本文所提出的方法比现有方法能更大程度地提升脑电信号的分类精度。