视觉系统加工时空信息的过程通常被分为三个主要阶段：1，信号转换阶段； 2，特征提取阶段；3，信息使用阶段。在信号转换阶段，视觉系统前级(early stageof visual system)将视网膜上的光学图像转换为感觉响应，进一步的高级认知活动都是基于这一响应。 视觉信息包括两个方面，一方面是亮度在空间上的分布；另一方面是这一分布随时间的变化。视觉系统的时间特性对于其处理亮度变化的信息具有重要意义。 以视觉系统的整合时间为例：一方面，整合时间不能太短，因为光是由光子组成，本质上是离散信号，视觉系统必须要将适当时间内射入的光子整合成为图像，然后将图像转换成感觉表征；另一方面，整合时间也不能太长，否则，先后出现的视觉刺激将很容易相互干扰。可见，视觉系统必须有合适的时间特性，才能在形成稳定而连贯的场景的同时，又避免不同图像发生叠加而相互干扰。 为了弄清楚视觉系统前级的时间特性并对其建立模型，人们进行了大量的研究。在对人类视觉进行建模的研究中，人们发现可以将视觉系统前级看作是一个线性滤波器。 我们知道，求一个复杂信号作用于线性系统后的零状态响应，可以先把这个复杂信号分解成许多冲激函数。求系统的响应时，将这些冲激函数分别施加于系统并分别求出其解，然后再利用迭加原理求得总响应。可见，要准确地对视觉系统前级建立线性模型，最重要的就是要得到其冲激响应函数。然后，根据线性系统的性质，就能计算出任意输入条件下视觉系统前级的响应，进而合理地解释和预测基于该响应而做出的行为反应。 为了得到视觉系统前级的冲激响应函数，人们利用双脉冲视觉刺激实验进行了大量的研究。实验中，两个视觉脉冲刺激以某一时间间隔(Inter Stimulus Interval,ISI)先后呈现，而在空间上完全重合。根据线性滤波器模型，它们所引起的两个响应将会迭加形成一个总响应。如果调节两个脉冲刺激间的ISI，迭加所得总的感觉响应将会随之改变，由于进一步的加工都是基于这一响应，因此，被试完成认知任务的成绩会出现相应的变化。研究者根据被试的成绩，就可以判断出两次脉冲响应相互作用的性质与强度，进而推测单个冲激响应函数(Impulse-ResponseFunction，IRF)的形态。研究发现，在探测、字符识别、明度知觉等认知过程中普遍存在着时间抑制，这意味着，视觉系统前级的冲激响应中有负相波。 现有研究的着眼点集中于一定刺激强度条件下，视觉系统前级冲激响应的形态特征，特别是负相波的存在性及其数量。一个更为基本的问题是：不同的视觉刺激作用下，视觉系统前级的冲激响应将受到怎样的影响。这一问题直接关系到将视觉系统前级看作是线性滤波器这一基本理论假设。我们知道，线性系统必须同时具有齐次性和迭加性。传统的探测任务实验、字符识别实验都无法直接对上述性质进行检验。Manahilov 采用明度匹配实验，通过引入假设，测量了视觉系统前级的冲激响应和阶跃响应。所引入的假设为：人知觉到的明度大小取决于视觉系统前级响应的最大值。根据线性系统的特性，如果系统的冲激响应是三相波，那么该系统的阶跃响应应当是有正负极的双相波形，Manahilov的实验结果表明： 视觉系统前级的冲激响应与阶跃响应的形态特征确实符合上述预测。这证明了视觉系统前级具有迭加性。但是，迄今为止，视觉系统前级是否具有齐次性还没有得到实验验证。 为此，本文借鉴Manahilov的明度知觉实验，对视觉系统前级的冲激响应进行了一系列的研究，取得了如下成果： 1．测量得到了人类视觉系统前级的整合时间，为双脉冲视觉刺激实验时间参数的选择提供了依据。 2．利用明度比较任务，本研究发现了一个新的现象：在特定时间参数条件下以及一定的亮度范围内，人知觉到的明度与视觉刺激射入眼睛的光强负相关。 3．验证了负相波的存在性。实验表明，视觉系统前级冲激响应中，至少有两个负相波。 4．实验定量地证明了，当视觉脉冲刺激强度增大时，所引起的时间抑制效应强度也随之增大。这意味着，视觉系统前级的冲激响应中负相波的幅度随着刺激强度的增大而增大。从而初步证明了视觉系统前级具有齐次性。