交叉视差及观看时间对自由立体显示视觉舒适度的影响

针对自由立体显示器视疲劳的问题,对交叉视差及观看时间影响视觉舒适度的问题进行了分析和研究。实验选取具有交叉视差的图片和视频,观察者采用主观评价和客观评价相结合的方法,对其观看舒适度进行评价。结果表明具有交叉视差的图片和视频,其观看舒适度都随时间的增加而减弱,图片的观看时间应在23min以内,视频的观看时间应在17min以内,此时观看较为舒适。持续观看具有交叉视差的图片和视频会引起视疲劳,应控制其观看时间。     

基于显著区域的立体图像舒适视差范围研究

视差是影响立体内容视觉舒适度的主要因素之一。结合视觉显著特性,通过大量主观实验研究视差因素对立体图像舒适度的影响,得到舒适视差的定量范围。首先,利用立体显著区域提取算法获得显著立体图像,并用眼动仪验证其合理性;然后,采用像素平移法对显著立体图像进行视差变换,得到实验素材,进行主观实验;最后,处理实验数据,得到舒适视差的定量范围。结果表明,人眼对水平视差和垂直视差的舒适度响应差异很大,水平视差舒适范围为(-0.379°,0.644°),而可接受的垂直视差范围为(-0.10°,0.11°)。验证实验的正确率在90%以上,表明所得舒适视差范围很好地反映了立体图像的主观舒适度,能为立体内容的制作提供更符合人眼视觉特性的定量标准。     

基于视差和串扰的自由立体显示器视疲劳预测

针对观看自由立体显示器存在人眼焦点调节和集合不一致的根本生理问题,及观看时间稍长将引起立体观看视疲劳,甚至危害视觉健康的问题。提出了一种对自由立体显示器视疲劳程度进行预测的方法,由三个不同的立体观看视疲劳参数——视差值、视频帧率和串扰度组合得到27段立体测试视频,让观看者观看这些视频得到主观评价数据,采用多元线性回归的统计方法处理评价数据确定了自由立体显示器视疲劳的多元线性回归模型,并根据此模型对待评估立体视频的视疲劳程度进行有效预测。这种方法避免了反复的主客观评价对视觉系统的危害,减少主客观评价信息收集的复杂性。最重要的是,该模型能快速预测自由立体显示器视疲劳程度。     

自由立体显示器观看者瞳孔直径与视疲劳关系

提出了一种通过测量瞳孔直径来判断自由立体显示器观看视疲劳程度的方法,并且建立了一种瞳孔直径的测量装置.该装置可在连续播放立体视频时记录观看者的瞳孔直径.通过观看者的主观评价得出视疲劳程度随着观看时间的增加而加剧,同时实验表明观看者瞳孔直径也随着观看时间的增加而变大,由此可得出将瞳孔直径作为一种新的视疲劳度量指标.当观看者的视疲劳处于中等水平时,观看者的瞳孔直径变化量为0.4 mm,可将该值确定为观看舒适度的临界值.     

基于双目视差的立体显示运动模糊评价方法研究

为了更为客观、准确地评价立体显示的运动图像质量,基于平面运动模糊评价模型和立体运动视觉感知实验建立了立体显示运动模糊评价方法。通过对双目视差图像分别进行平面运动模糊模拟,然后再三维重现,再进行实际感知和模拟效果对比的视觉感知实验,结果表明,"视差"因素对模糊程度感知没有显著性影响,据此利用双目视差图像模糊程度平均的方法建立了立体显示运动模糊的客观评价方法。该评价方法的建立使立体运动图像质量的评价更加客观、准确,同时为立体显示运动图像质量的提升提供参考。     

基于显著区域的立体图像饱和度舒适范围测定

立体图像观看舒适度的影响因素是立体成像技术领域的关键问题。结合视觉注意机制特性,定量研究饱和度因素对立体图像视觉舒适度的影响。首先,得到立体显著度图,利用模糊隶属度原理和掩膜对其进行优化获得最终的显著立体图像,并用眼动仪对所得立体图像显著区域的正确性进行验证。然后,采用改进的逐级逼近法进行主观实验,通过大量的实验数据得到显著立体图像的舒适饱和度匹配图和差异图。实验结果表明,双目视图舒适饱和度平均差异值最大可达0.29。验证实验表明所提方法的舒适饱和度范围具有更好的普适性,不仅为立体图像舒适度的研究提供了依据,而且为立体内容的制作提供了技术标准。     

平行摄像机阵列移位法获取视差图像的研究

平行摄像机阵列移位法是一种摄像机阵列获取三维场景的视差图像的新方法.该方法在平行摄像机阵列法的基础上,将获取的视差图像进行平移处理,获得了立体显示所需的具有正、负水平视差的视差图像,且这些视差图像没有楔形失真和垂直视差.该方法集中了会聚摄像机阵列法和平行摄像机阵列法两种常规方法各自的优点并摒弃了其缺点.实验证实,所获取的视差图像在光栅式自由立体显示器上得到了三维场景的清晰逼真再现显示效果.     

基于显著区域的立体图像舒适对比度范围的测量

结合视觉注意机制,通过大量主观实验,定量研究了对比度因素对立体图像视觉舒适度的影响。首先结合平面显著图和立体视差图获得立体显著度图,再利用模糊隶属度和掩模对其进行优化,获得显著立体图像,并用眼动仪验证其合理性;然后对左右视图进行对比度变换和主观实验,数据筛选后得到显著立体图像的舒适对比度匹配图和差异图。实验结果表明:左右视图的对比度差异门限值随着左视图对比度值的不同而改变,且左右视图对比度差异不能过大,最大和最小差异值分别为1.97和-2.40。实验所得舒适对比度范围很好地反映了立体图像的舒适度,验证实验的正确率达95%,为立体内容的制作提供了更合理可行的定量标准。     

基于显著性区域的立体图像舒适色度范围的测量

结合视觉注意机制,通过大量主观实验定量地对影响立体图像视觉舒适度的色度因素进行了研究.首先,结合视差图和平面显著图获得立体显著度图,再利用模糊隶属度和掩膜对其优化得出最终的显著立体图像,并采用眼动仪对所得显著立体图像的合理性进行验证;然后,采用由粗到细的逐级逼近法获得实验数据,利用视觉感知正常的被试者进行主观实验,得到不同场景显著立体图像的舒适色度匹配图和差异图.实验结果表明,左右视图舒适色度区间会随着不同场景而不同,双目视图舒适色度差异值平均最大可为122.5°,即左右视图色度差异不能过大.所得舒适色度范围很好地反映了立体图像的舒适度,不仅为立体信息的质量评价提供了评判依据而且为立体内容的制作提供了更有力的技术支撑.     

亮度优化立体视频视觉舒适度评价

结合立体视频帧左右视图的灰度图,采用鲁棒性算法与软剪刀算法相结合的"画笔"方案来提取立体视频帧的前景区域,合成视差图并提取水平视差,计算深度视差;根据主观评价结果建立视差深度-视觉舒适度模型,再结合亮度对视觉舒适度的评价模型进行优化,使模型的评分更接近人类视觉系统的评分;结合人类主观评价实验的结果,用逆向代入法求出模型的系数确定模型,最终实现基于人类视觉系统特性的对立体视频视觉舒适度的评价。实验结果表明:通过视觉舒适度模型计算得到的结果与人类主观评价结果之间的误差率不超过5%,其中大部分视频误差率不超过1%。说明评价模型更符合人类主观感知结果的立体视频视觉舒适度,模型评分更接近人类视觉系统特性的主观实验评分,这为立体视频舒适度的评价提供了参考。     

基于卷积神经网络的立体图像舒适度客观评价

基于卷积神经网络模型,提出一种立体图像舒适度评价方法。该方法无须提前根据特定的任务从图像中人工提取具体的特征,而是模拟人脑处理机制对图像进行层次化的抽象处理,自主提取特征。该方法采用三通道卷积神经网络结构,分别对原始图像进行主成分分析,以及32×32、256×256两种尺度的分块处理得到三条通道的输入数据集,根据输入数据设计每条通道的网络结构。采用两种尺寸分块处理得到不同尺寸的图像块特征信息,采用主成分分析降维处理得到原始图像的整体信息。此外,通过随机丢弃、局部响应归一化等方法提升算法的评价性能。实验结果表明,以修正线性单元为激活函数、输出层用Softmax分类器,对天津大学TJU立体图像数据库中400幅不同舒适度等级的立体图像样本进行测试,等级分类率正确达94.52%,优于极限学习机、支持向量机算法。     

自由立体显示器观看者瞳孔直径与视疲劳关系

提出了一种通过测量瞳孔直径来判断自由立体显示器观看视疲劳程度的方法,并且建立了一种瞳孔直径的测量装置.该装置可在连续播放立体视频时记录观看者的瞳孔直径.通过观看者的主观评价得出视疲劳程度随着观看时间的增加而加剧,同时实验表明观看者瞳孔直径也随着观看时间的增加而变大,由此可得出将瞳孔直径作为一种新的视疲劳度量指标.当观看...     

眼镜式立体显示中的串扰分析及消除方法研究

随着立体显示技术的广泛应用,立体显示图像质量受到了越来越多的重视。目前,串扰现象是影响立体显示技术中图像质量和观看舒适度最主要的因素之一。为消除眼镜式立体显示技术中的串扰现象,提出了一种基于图像处理的串扰消除方法。该方法从观看者的角度出发,将观看通道与非观看通道具有相同灰度时透过观看通道眼镜测得的亮度定义为理想输出亮度,利用亮度计测量得到的眼镜式立体显示器的光输出特性,经过计算得到左右视图灰度查找表,应用左右视图灰度查找表在显示立体图像时消除串扰。分析结果表明,提出的方法平均串扰减少率的理论值高达75%。同时,提出的方法合理利用了非观看通道的漏光等串扰信号,将立体图像亮度提高了12%。提出的方法应用简单,同时适用于时间复用和空间复用的眼镜式立体显示技术。     

三目自适应权值立体匹配和视差校准算法

立体匹配是计算机视觉研究中的关键问题.相比于双目视觉,三目视觉能够获得更多的信息和额外的极线约束消除立体匹配的歧义性.为了提高三目立体匹配的精度,提出一种基于自适应权值和视差校准的三日立体匹配方法.将双目视觉中有效的自适应权值窗选择算法应用到三目视觉中,进行匹配窗的选择;提出一种新的目标图像选择算法,能够合理利用平行基线三目立体视觉系统中不同目标图像提供的信息,有效地消除遮挡,提高匹配的精度;提出一种适用于三目视觉的视差校准算法,利用三目图像像素间的色彩相似性和距离约束将初始匹配的视差结果进行校准,得到最终的视差图.实验结果表明,本文算法结构简单,能够生成浓密、高精度的视差图.     

基于SIFT匹配算法的多视点自由立体显示视差图像的生成

提出了一种利用同一场景的两幅视差图像生成用于多视点自由立体显示的多幅视差图像的方法。首先运用SIFT匹配算法从两幅视差图像中寻找匹配点,并运用生长运算得到图像的稠密匹配;然后根据匹配点坐标对视差进行了近似计算并得到左视差图像的深度图像;最后提出一种基于投影原理的多幅视差图像生成方法,由左视差图像和其深度图像生成了应用于多视点自由立体显示的多幅视差图像,其立体显示效果良好。     

基于双目视觉的边缘检测算法

提出了一种基于立体视觉的物体边缘检测的方法。先对立体图像对进行基于图割的立体匹配方法求取场景的视差图，然后再用Canny的边缘检测方法对视差图进行边缘检测。立体视觉方法有效解决了单目视觉检测方法中的一些难点，利用了物体在空间的深度信息，对复杂背景下的物体和具有复杂纹理物体的边缘检测有很高的鲁棒性。实验结果表明该边缘检测方法优于传统的单目视觉边缘检测方法。     

结合Levenberg-Marquardt算法的垂直视差消减方法

垂直视差的存在是影响立体视频观视舒适度的主要因素。为了在不影响水平视差的条件下实现对垂直视差的消减,本文引入Levenberg-Marquardt(L-M)非线性算法实现变换矩阵的精确求解。首先用抗缩放、旋转及仿射变换的SIFT(Scale-invariant feature transform)特征匹配算法检测出双目图像对的特征匹配点,然后根据匹配点的坐标位置运用L-M算法计算可消减垂直视差的变换矩阵,将变换矩阵作用于目标图像,计算出该视图每个像素点的新坐标位置。实验结果表明:与利用线性算法求解二维射影变换矩阵的垂直视差消减方法相比,本文提出的求解方法在垂直视差消减上比该算法提高了约0.029 1~0.323 2个像素,对水平视差的影响比该算法降低了约0.118 7~1.139 1个像素。因此本文提出的方法对垂直视差的消减起到了优化作用。     

多视点立体显示系统建模及分析

建立了平行式摄像机阵列实拍立体显示系统的数学模型。根据光学成像原理和计算机视觉双目视差原理,通过一个4×4齐次矩阵描述了真实物体到虚拟物体的映射关系。该实拍模型可精确地调节拍摄和显示的参数,能有效地控制立体深度感,减小立体失真。利用该模型,定量分析了拍摄和显示参数对虚拟立体图像观看质量的影响。分析和计算结果表明,该模型具有很高的立体深度调节灵敏度,能通过调节拍摄和显示的参数,把形变系数控制在1左右,避免了纸板效应。通过理论和仿真证明了这一模型具有很好的实拍效果。     

新型自动立体显示背光板的光学设计

立体显示技术的研究主要是解决虚拟现实领域的三维视觉问题。自动立体显示是不需要配戴特殊眼镜的,使用一个二维平面空间显示屏显示至少一对满足双眼视差的立体图像。当人的双眼接受到具有视差的立体图像对时,在视网膜上形成视差像,经大脑神经系统的融合,从而产生深度感。提出了一种全新的实现自动立体显示的折射式方法,设计了基于此方法的一种新型折射式的、结构简单的、通过透射显示屏(如液晶显示屏)实现自动立体显示的背光系统。根据视差立体显示参量模型,建立了光学系统的结构参量以及分析了光学材料的性质对实现立体显示的影响,并运用先进的光学设计软件进行设计、模拟。     

基于神经网络的视觉系统标定方法

为了解决摄像机标定存在的若干问题 ,根据立体视觉原理 ,提出了基于神经网络的双目视觉系统标定方法。通过对双目摄像机的有效视场分析 ,确定了一次测量面积 ,并把像对视差作为网络输入 ,建立空间点世界坐标与图像坐标非线性映射关系 ,使系统不经过复杂的摄像机内外参数标定 ,就能直接提取物体的三维信息 ,增加了系统的灵活性。实验证明 ,该方法有效可行