随着科学技术的发展,越来越多的显示技术被科学家所发明并研究,它们中的很多已经运用于人类的生活、学习和工作中。如今,随着高分辨率的显示设备的普及,学术研究者已经不满足于追求更高的分辨率或者更好的画面显示质量,对于显示技术的研究已经朝着更加新颖的应用方向而发展。由于传统的显示技术是一个非常直截了当的数字到模拟的转换过程,不需要进行任何信号的预处理,因此如何利用信号处理等技术进一步提升显示能力与功能的研究并不多见。而最近几年,一项名为面向心理视觉调制显示的技术被提出。提出该技术的初衷是为了能够在同一个显示介质上提供多个显示画面,尽管时分复用等技术也可以实现该功能,但面向心理视觉调制显示充分地利用了信号图像间的相关性,因此它是一种巧妙地将信号处理、光电显示了和人类心理结合在一起的信息显示技术。基于该技术的思想理念,研究者们已经将该技术拓展到了不同的应用场景中,其中就包括了比较火热的信息安全技术。本文首先介绍了面向心理视觉调制显示技术的原理,从数学的角度分析了这一技术的本质,即面向心理视觉调制显示可以通过非负矩阵分解来进行实现。为此,本文介绍了非负矩阵分解的发展概况,并按照其不同的分类,概述了不同类别非负矩阵分解算法的过程。这是研究面向心理视觉调制显示技术的基础。在对于在面向心理视觉调制显示的研究中,学者们大多关注于通过视觉调制设备所生成的图像。而在实际运用中,如果考虑为裸眼观察者提供一个清晰而有意义的图像,则将会为该技术提供更广阔的应用场景。为此,本文构造了新的目标函数,引入了优秀的非负分解算法,优化了迭代过程,从而提出了在面向心理视觉调制显示中实现裸眼视图功能的算法。该算法能够确保裸眼视图功能的实现,同时对通过显示调制设备所生成的视图质量产生较小的影响。随着彩色图片以及彩色视频的普及,面向心理视觉调制显示在处理彩色图片或视频时的性能受到了严重的挑战。一个彩色图像的大小是其黑白图像的三倍,大大拖慢了面向心理视觉调制显示的处理速度,影响其实时性。本文结合彩色图像RGB格式及其对应YUV格式之间的转化关系,以及YUV格式彩色图像的特性,提出了一种面向心理视觉调制显示技术的加速算法。该算法能够大大提高面向心理视觉调制显示技术在处理彩色图像或视频时的速度。借鉴于面向心理视觉调制显示对于时间域上信息冗余的利用,学术界上已经将该技术拓展到了空间域的范畴上。根据人类视觉系统的特性,空间域上的面向心理视觉调制显示利用了高分辨显示设备所带来的信息冗余。本文将该技术移植到安卓平台,实现了一个信息隐藏系统,能够隐藏机密信息,保护个人隐私不受到侵犯。