1、視覺系統(tǒng)通過少量神經(jīng)元可以表達復雜外部環(huán)境信息，其中的稀疏響應機制對于視覺計算、圖像稀疏表征、信號壓縮感知等領域具有重要影響。其中，模擬視覺的圖像稀疏表征能夠通過最簡潔方式表達圖像的本質(zhì)特征以及內(nèi)部聯(lián)系，進而提高圖像相關問題的處理效率和實時性，引起了普遍關注，成為當前研究熱點。
　　 基于視覺系統(tǒng)是在外界環(huán)境中長期進化而來的假說，以自然圖像統(tǒng)計特性為切入點，依據(jù)視覺神經(jīng)生理機制，圍繞圖像稀疏表征及其應用中的三個核心問題:稀疏表征

2、模型、基函數(shù)集的提取及篩選、在圖像處理中的應用，進行了系統(tǒng)的研究，主要結(jié)果如下:
　　 (1)分析了稀疏表示相關的主要視覺神經(jīng)機制，例如感受野特性、稀疏性、相關性、超完備性和同步振蕩等。研究并剖析了其與自然圖像特性的內(nèi)在關系，為解決基于視覺感知的圖像稀疏表征方法提供了依據(jù)和基礎。
　　 (2)基于視覺神經(jīng)機制和相關視覺計算理論，模擬視神經(jīng)復雜細胞的基函數(shù)提取機制，構建了獨立子空間和拓撲獨立分量分析等稀疏表征模型，提出了相

3、關的自然圖像基函數(shù)訓練算法，建立了基函數(shù)完備集;進而，建立模擬視皮層同步振蕩機制的PCNN模型，提出了基于神經(jīng)元響應系數(shù)的基函數(shù)篩選算法。
　　 (3)在上述完備集模型基礎上，根據(jù)視覺系統(tǒng)為降低噪聲和誤差敏感性，通過適當冗余增強系統(tǒng)穩(wěn)健性的特性，進一步使自然圖像中提取的特征維數(shù)大于圖像數(shù)據(jù)維數(shù)，從而形成在不同朝向、相位和頻率等條件下的超完備集。針對超完備集帶來的稀疏性、相關性和準正交性三個約束條件，提出了相應的OCTICA稀疏表