Neurociencia Visual Computacional y Estadística de Estímulos Naturales
Las regularidades físicas de las escenas que dan lugar a las imágenes fotográficas hacen que estas tengan unas propiedades estadísticas muy particulares.
La modelización de estas propiedades estadísticas de las imágenes es de gran interés para comprender como funcionan los mecanismos de procesado de la información visual en sistemas biológicos. De manera paralela, el uso de modelos biológicos de visión y su fundamento estadístico es útil para mejorar algoritmos de procesado de imágenes.

Mecanismos y modelos de la visión de profundidad. Aplicaciones en Optometría y Oftalmología.
El estudio teórico de la propagación de la luz en un ojo teórico, ya sea mediante técnicas difractivas o de óptica geométrica, permite múltiples aplicaciones en los campos de la Optometría y la Oftalmología. En la primera, es posible refinar el diseño de tests y de metodologías de estudio de las ametropías, mientras que en la segunda se abre un importante campo en la determinación exacta de parámetros oculares y en todo el estudio de la cirugía refractiva, tanto en su diseño como seguimiento posterior. La interacción de la información binocular para proporcionar una representación fidedigna del espacio implica la aportación de diferentes ramas del saber relacionadas con las ciencias de la visión. El estudio de las interacciones binoculares desde el punto de vista fisiológico y psicofísico, así como de la geometría del espacio visual percibido son dos ramas de importancia fundamental para la comprensión del acto de la visión, pero con una extensa aplicación que va desde el diseño de test optométricos y oftalmológicos para la evaluación de la binocularidad y la estereopsis hasta las aplicaciones de realidad virtual.

Métodos psicofísicos para diagnóstico clínico
Las propiedades espaciales, temporales y cromáticas de los caminos visuales (Magno, Parvo y Koniocelular), así como del córtex estriado, se pueden aprovechar para diseñar estrategias no invasivas que permitan evaluar el estado del sistema visual  en las diferentes etapas del procesado de la información (retina, Núcleo Geniculado Lateral, córtex) con la máxima selectividad y sensibilidad. Se proponen dos líneas de actuación alternativas y complementarias: por una parte, el desarrollo de nuevas estrategias de diagnóstico, adaptadas para la detección y seguimiento de un tipo de patología particular, y por otra la obtención de datos de normalidad por edades de pruebas  ya conocidas pero que hasta ahora han sido poco explotadas para aplicaciones clínicas, así como datos para la evaluación de su eficacia.

Caracterización de estructuras oculares mediante técnicas de imagen coherente.
La caracterización de estructuras y medios oculares supone una herramienta de diagnóstico muy útil para la detección y caracterización de alteraciones y patologías oculares. Con esta línea de investigación se pretende desarrollar nuevos métodos de caracterización de estructuras oculares basados en el empleo de radiación coherente (láser y fuentes de coherencia parcial) y esquemas de trabajo basados en holografía. Se analizarán diseños de nuevos instrumentos ópticos y optométricos capaces de proporcionar imagen de, por ejemplo, las diferentes estructuras corneales (capas, membranas, células, etc) y la transparencia de las mismas. Asimismo, se tiene pensado también la posibilidad de aplicación de técnicas de imagen coherente para el desarrollo de nuevos instrumentos de medida orientados al análisis de fondo de ojo con el fin de detectar defectos e irregularidades en retina tales como, por ejemplo, zonas isquémicas y lesiones vasculares en retina.

Técnicas de captura y display de imágenes 3D. Mecanismos oculares de información de profundidad
Los dispositivos de display de imágenes 3D dependen, al menos, de cuatro mecanismos oculares para proporcionar sensación de profundidad: paralaje binocular y de movimiento, acomodación y convergencia. El paralaje binocular produce imágenes retinianas dispares de un mismo objeto. El paralaje de movimiento se produce por el movimiento relativo del objeto con respecto al observador. La acomodación permite al observador enfocar a diferentes profundidades. La convergencia permite al observador estimar la distancia a los objetos. Los efectos sicológicos inducidos de la diferencia de color, contrates, sombra, tamaño y otros fenómenos naturales, también información de profundidad, pero son mucho menos importantes que los cuatro mecanismos oculares. También es importante la información en profundidad que el ojo puede obtener de la disparidad en brillo de objetos en movimiento (efecto Pulfrich). Par desarrollo de técnicas de display de imágenes 3D es importante tener en cuenta que el método empleado ha de estimular el máximo número de mecanismos oculares. El grupo de investigación de “Imagen y Display 3D” concentra parte de sus esfuerzos en el desarrollo de nuevas técnicas de captura y display de imágenes 3D. Estos esfuerzos encuentran una relación muy próxima con el Doctorado en Optometría y Ciencias de la Visión.