人类获取外界信息主要依靠视觉。陈霖通过系列的心理学实验研究发现,人的视觉认知是从辨别物体的拓扑性质开始的,视觉把握的是物体中的拓扑不变性。拓扑不变性(Topological invariance)是一种在连续变换下仍然保持不变的一种几何性质。自从计算机和人工智能诞生之后,人们就想试图用机器来模拟的人的视觉过程,但是这是一个艰辛的过程,因为人的视觉认知过程不仅仅是靠眼睛,很大程度上还要靠大脑。大脑皮层中至少有35个区域与视觉信息处理有关,每一个区域都有各自的功能,区域与区域之间又互相联系,故决定了其机制和功能的复杂性。在这些区域中又存在着拓扑性质的感知,这也说明了拓扑认知的复杂性。本文从人的视觉本源研究出发,比照机器视觉的研究,以期对机器视觉有所促进。首先,本文通过跨学科参照研究视觉的生理构造、工作机理以及视觉信息处理的过程等方面,从生理学和心理学角度深入概述和分析了人的视觉信息处理的过程,视知觉组织规律并结合拓扑知觉理论、拓扑性质的早期知觉理论等,研究了拓扑变化在视觉认知过程中的应用以及存在性;最大的特点是结合拓扑空间、离散拓扑、连通空间等数学知识阐明了视觉信息处理中存在的拓扑认知性质。其次,本文结合了视觉的发展、视觉研究以及机器的识别等方面研究分析了机器视觉,并做一个实验智能避障小车了解机器视觉。就生活中一些现象:视错觉现象、视觉的两义性、知觉的特性等进行了人的视觉和机器视觉之间的比照研究。最后,对理论研究成果的实验部分进行了初步尝试,初步完成了实验框架系统的搭建,但没有远未达成对人眼视觉原理到机器视觉平台的平移。只是实践了在学生管理系统中人脸识别功能,能够初步达到识别功能。