视觉系统对外界刺激的响应模式和处理机制在与自然环境的相互作用过程中不断地进化和发展,有着极为完善的处理过程和对信息快速感知处理的效率。研究视觉信息处理的神经模式,理解其信息处理方式不仅对揭示视觉神经计算原理,深入理解视觉特性有重要的理论意义,而且对推动新型信息技术在实际的智能图像处理、模式识别等领域的应用有着重要的作用。　　 为表征自然图像统计特性与视觉器官感受信息特性的一致性,本文从自然图像统计特性和视觉系统神经元响应的稀疏特性出发,以分属不同类别的自然图像作为训练数据,结合神经元之间存在的侧连接结构,分别提取包含不同特征结构的图像对应的特征基元集并通过对其能量的排序分析其包含信息的差异,根据对不同类别图像响应的神经元的位置、数量以及幅值的差异分析,表明在有外界刺激输入视觉系统时,视觉系统神经元响应与接收到的刺激信息特征是一种相互寻找和匹配的过程。　　 在视觉系统把外部刺激知觉成完整视像的过程中,空间拓扑以及颜色等多种基本特征如何共存于同一片皮层空间,基本视觉特征在不同层次视觉皮层的空间组织模式是怎样的,视觉系统是如何实现对多种特征表达的最优化的。对视觉系统的研究一直存在着首先感知“局部特征”还是“整体特征”的“原子论”与“整体论”的争论,然而,视觉系统复杂的组织结构和完美的信息处理模式使我们有理由认为这两者之间存在交叉和层次的相结合的并行关系。本文将强调局部几何特征到整体拓扑特征的Marr理论与重视对象之间拓扑关系与整体意义的Gestalt理论结合起来,对在视像形成过程中视觉系统对局部与整体特征的检测与融合过程做了简要论述。　　 视觉的选择注意机制是主动视觉研究的热点,对其更为深入的研究为更为智能的仿生视觉提供了生理基础,显著信息因为其包含特征的显著性通常被首先感知,通过选择注意机制选择出的显著区域对有限的视觉系统资源进行了更为合理有效的分配,本文结合已有的注意机制模型。通过对显著区域的检测,更好地阐释了显著信息在视像形成中所起的引导作用。