近年来，随着对人类视觉系统研究的逐步深入，研究人员对人类视觉感知的生理和心理机制有了进一步的了解，并尝试将人类视觉领域的相关理论应用到图形学中，以期利用人类视觉系统的特点来指导、优化和加强相关的图形学算法。但由于图形学研究对象的复杂性与多样性，并非所有的图形学应用问题都能轻而易举地找到现成的解决方案。　　 本文就如何将人类视觉的生理、心理感知机制应用到传统的图形学领域展开研究，具体而言，进行了如下三方面的研究工作：　　 1、根据人类视觉系统的生理感知特性，提出了一种新颖的中心凹滤波方法来模拟二维图像上的人眼凝视效果。本文采用Mipmap金字塔来代替传统方法中的高斯滤波，利用Mipmap易于硬件高效生成的特性，来达到实时的处理速度。同时，通过利用双边滤波权重来对Mipmap进行线性插值，不仅可以保留住更多的细节特征，还可以避免过多的计算量，从而使本文算法可以达到实时、高效的人眼凝视效果模拟。另外，本文还为用户提供了一个可选择的凝视区域增强显示技术，即提出了基于人眼的Cornsweet效应的细节增强技术。与前入的方法比较，本文在获得相同模拟效果的同时，处理速度上得到很大的提升。　　 2、探讨了人类视觉系统的接收特性在三维场景实时绘制领域的应用。提出了一种基于分布式光线跟踪的中心凹绘制算法来对三维场录进行实时绘制。首先，根据人类视觉系统的对比敏感度函数在成像空间上进行自适应的采样操作，在保证视觉感知的情况下，尽可能降低采样点的数量。其次，在光线与场景的求交过程中，运用深度剥离技术对三维场景建立非规则的空间层次结构，并在此结构上提出了求交区域逐渐精细化的算法来不断缩小三维场景中的潜在相交面片集合，从而加速光线与场景的求交过程，在获得高质量的绘制结果的同时，达到了实时的绘制速度。　　 3、将人类视觉系统的心理感知特性应用到三维模型的增强绘制，提出了一种基于加权的最小二乘法的优化算法来对模型表面的几何信息进行增强处理。本文基于一系列用户实验，构建了一个新颖的自适应增强函数。通过该函数，可对不同表面的几何信息进行自适应的增强，达到令人满意的增强绘制效果。另外，本文还设计了一种局部细节调节算法，允许用户在模型上的任何细节区域进行增强编辑操作，从而使我们建立的平台更加方便用户交互使用。　　 本文的研究工作分别从图形学的三个应用方向引入人类视觉系统的相关理论，虽然各自独立成章，但相辅相成、逐层深入。同时，构建了一个实用的、鲁棒的用户操作平台，在二维图像处理、三维场景绘制以及三维模型细节增强绘制领域获得了令人满意的处理效果。最后一章总结全文，指出并讨论未来的研究方向。