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。     

基于立体图像感兴趣区域及对比度的舒适度评价模型

针对立体图像舒适度难以有效地进行客观评价的问题,结合人眼视觉注意机制,提出了基于区域对比度的舒适度评价模型.根据显著图与视差图提取感兴趣区域作为前景区域;量化前景和后景区域颜色空间,估计空间加权区域对比度,计算前景区域视差角、宽度角;根据主观评价值利用最小二乘法拟合曲线得出客观评价模型.对比视差+宽度模型可知,模型预测值与主观评价值的Pearson相关系数、Kendall相关系数较原模型分别提高了8.1%、3.9%,且平均绝对值误差减小了13%,均方根误差减小了22.1%.本文模型的普适性更优,结果更接近主观评价值.     

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.     

双目立体视觉测距系统误差模型的研究

针对双目立体视觉测距中产生误差的问题,分析了系统中的各个参量,并建立了双目立体视觉测距系统的误差模型。得出引起测量系统误差最大的两个参量是CCD摄像头的对准程度和测量的距离;在视场中心的距离测量精度低,边缘测量精度高,在视场中心的水平和纵向的测量精度却远高于在边缘的测量精度两个结论。基于本文建立的误差模型可以指导适用于具体应用场合的双目立体视觉测距系统的设计。     

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。     

基于视觉显著性的立体显示图像深度调整

基于双目视差的立体显示系统中,不恰当的图像景深分布是引起视疲劳的主要原因,因此提出一种新颖的立体深度调整方法以提高立体显示观看视觉舒适度。该方法以原始立体图像作为输入,应用图像谱残差提取的方法获得立体图像的视觉显著性,结合特定的观看条件建立视疲劳指标模型,获取特定图像在特定观看条件下的最佳零视差平面(ZDP)。根据最佳ZDP对原始输入左右视图进行视差调整,从而获得视疲劳指标最小的立体图像。为了进一步验证该方法对立体显示视觉舒适度的提升效果,设计并完成了相应的视觉感知实验。实验结果表明,该方法显著提高了立体显示观看舒适度。     

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。     

一种双目立体视觉系统的误差分析方法

基于摄像机透视成像的针孔模型,分析了立体视觉中摄像机标定和三维重建过程的主要误差来源。基于各主要误差源的模型分析,建立了双目视觉系统3D测量误差与摄像机参数、基线长度、测量距离等因素之间的关系式。如已知相关参数,可以估算出双目视觉系统的3D测量精度,或根据3D测量精度要求,初步确定摄像机的内部各项参数和基线长度、测量距离等参数。     

单摄像机立体视觉测量系统的高精度变焦标定技术

针对现有用于光学测量的双目变焦系统标定方法难度大、测量精度受限于两摄像机内参一致性等问题。提出一种基于单摄像机的平行双目立体视觉系统实现及其高精度变焦标定方法。方法基于三角测量原理采集图像,利用高精度位移台驱动单摄像机进行平移以保证基线精度;求解离散焦距下的预标定结果并利用BP神经网络模型对其进行拟合,以实现任意焦距下系统内外参数动态估计。实验结果表明,系统预标定的重投影误差小于0.1664 pixel,变焦后图像畸变校正平均误差为0.0982 pixel,立体视觉测量尺寸绝对误差小于0.05mm。方法能弥补传统变焦标定方法的不足,消除双目内参不一致引入的误差,提高视觉系统的测量精度。     

基于双路偏振影像分光的立体视觉

提出使用金属薄膜对双路偏振影像进行分光以实现三维立体视觉.由两台相同的液晶显示器出射的线偏振光分别被超薄铝膜反射和透射.由于超薄金属膜的光学常数与膜的厚度相关,采用分段线性函数建立铝膜的厚度与体积分数的关系,进而用Sheng模型估计铝膜的光学常数.证明了反射光和透射光都是椭圆偏振光且主轴接近垂直,从而可以通过偏振方向互相垂直的偏振片将两者加以区分,并使观察者对液晶显示器的图像产生深度感.考虑到双目入射光强度的均衡,计算了最优的铝膜厚度.实验结果与理论分析完全符合,验证了方法的正确性. 关键词： 立体视觉 液晶显示 光学常数 超薄金属膜     

基于广义正交迭代算法的立体视觉定位

提出了一种新的基于广义正交迭代算法的立体视觉定位.该算法通过提取CenSurE局部特征和相应的U-SURF描述符,采用SAD方法进行子像素立体匹配,并利用U-SURF描述符匹配进行前后帧图像特征跟踪.在RANSAC框架下对匹配点进行3D-3D运动估计获得了运动参量的初始值.由于3D-3D运动估计使3D点集间欧式距离误差最小,而3D特征点坐标受噪音影响很大,因此运动估计误差也较大.本文把广义正交迭代算法应用到立体视觉定位方法中,得到使立体相机目标空间共线性误差最小的运动估计参量,由于共线性误差比3D-3D运动估计算法中的共点误差受噪音影响更小,从而大大较少了运动估计误差.仿真实验和户外真实实验表明：本文算法获得了较高的计算准确度、鲁棒性和实时性,优于传统方法.     

基于多频外差原理的相位解包裹方法

根据多频外差原理推导了三频光栅条纹解包裹的过程,获取了光栅条纹的绝对相位值。同时,为了减小误差,提高测量精度,提出了一种相位修正的方法,比较了相位修正前后的相位图,表明该方法能够非常有效地去除相位误差。通过将修正后的绝对相位值作为匹配的一个特征量,利用机器视觉中双目立体视觉的方法求取物体的三维特征。实验证实了该方法的可行性,并得到良好的测量结果。     

非相干成像双目视觉系统的误差分析

影响双目视觉系统测量精度的因素很多,目前系统结构参数对测量精度的影响主要有光轴与基线的夹角、基线距离、水平视角、物距以及透镜焦距等。由于孔径尺寸直接影响成像分辨率,是决定双目视觉测量精度的核心因素,因此依据非相干成像理论,对双目成像过程进行仿真和实验,采用加速鲁棒特征算法对所成的图像对进行特征提取与匹配,获取其视差值,并且计算其视差均方根误差来表征系统误差。研究结果表明,系统误差随着透镜孔径大小的增大而减小,并且趋于饱和。该研究可以为双目系统设计过程中系统参数和孔径尺寸的选取提供理论和实验依据。     

Stereo viewing zone in parallax-barrier-based autostereoscopic display

A well-designed parallax barrier autostereoscopic display can produce high-quality stereo images with little crosstalk or even without crosstalk in the stereo viewing zones. The concept of stereo image quality factor was defined to indicate the stereo viewing zone of an autostereoscopic display. According to the structure and principle of the display, the formulae of stereo image quality factor were deduced. Simulated program was developed to calculate stereo image quality factor. The simulated results of stereo image quality factor for a 19-in autostereoscopic display monitor show that stereo image quality factor can indicate the stereo viewing zone of autostereoscopic displays. The simulated results also show that the value of stereo image quality factor is equal to 1 at only few positions where viewers can see very good stereo images without crosstalk. And the viewers who stay at the optimal viewing distance can see the best stereo images on the display screen. The research of the stereo viewing zone helps in the design of such autostereoscopic display devices with little or without crosstalk.     

Image quality assessment in multiband DCT domain based on SSIM

The performance of image quality assessment method based on SSIM (structural similarity) is better than the PSNR (peak signal to noise ratio), but the assessment effects of SSIM is poor for seriously blurred image, therefore, the model that combined HVS (human visual sensitivity) and SSIM was established. The basic idea is based on the human eye's sensitivity to different frequency distortion image, the image is two-dimensional discrete cosine transform frequency component into low, mid, high-frequency component, to obtain the frequency component of light, contrast and structural information, using Pearson coefficient for weight and sum processing to the sub-image according to frequency bands of different sensitive degree, finally, get the sharpness of the image. Through nonlinear regression analysis of objective assessment and DMOS, experiments showed that this method was closer to human perception than SSIM and GSSIM for serious blurred distortion image. At the same time, compared to conventional algorithm MAE (mean absolute error), MSE (mean square error) and PSNR, this model was more consistent with human visual characteristics.     

逆向工程中基于共轴立体视觉的曲面边界测量

针对逆向工程中引导性曲面边界信息的快速获取问题,系统地研究了共轴立体视觉测量方法,建立该方法的数学模型,详细分析了摄像机焦距、基线距等系统结构参数及被测点空间位置对测量精度的影响,通过数学分析确定摄像机基线距的最佳取值范围,研究共轴立体视觉测量系统特殊的极线几何关系.提出基于共轴立体视觉的曲面边界快速测量方法,利用三坐标测量机的精密机械系统及精确的空间定位能力,用单个摄像机以两次共轴定位摄取图像的方式实现共轴立体视觉测量功能,然后利用共轴立体视觉外极线相互平行且通过各自像平面主点的特殊极线几何关系简化同源像点匹配过程,从而快速获取被测曲面的边界信息.实验结果表明:用基于三坐标测量机的单摄像机共轴立体视觉测量方法获取的曲面边界平均误差为0.268 mm,基本满足逆向工程中对引导性曲面边界的测量精度要求.     

立体图像质量的主观评价方案

立体图像质量评价在立体图像压缩、处理以及通信领域中有着十分重要的作用,一种好的立体图像质量客观评价方法也要依赖于立体图像的主观评价.本文基于人眼的立体视觉特性,提出了相对完整的立体图像质量主观评价方案,该方案主要分为立体图像库的建立、评测者的选择、观看条件的描述、评测者的训练和测试、数据处理和实验结果分析六个方面.实验中,评测者根据自己的主观感受,对所选取的立体图像进行评分,最后用数理统计理论对所得数据进行处理.结果表明,本文所提出的主观评价方案可行,能够正确反映立体图像质量的优劣.     

立体图像质量的主观评价方案

立体图像质量评价在立体图像压缩、处理以及通信领域中有着十分重要的作用,一种好的立体图像质量客观评价方法也要依赖于立体图像的主观评价.本文基于人眼的立体视觉特性,提出了相对完整的立体图像质量主观评价方案,该方案主要分为立体图像库的建立、评测者的选择、观看条件的描述、评测者的训练和测试、数据处理和实验结果分析六个方面.实验中,评测者根据自己的主观感受,对所选取的立体图像进行评分,最后用数理统计理论对所得数据进行处理.结果表明,本文所提出的主观评价方案可行,能够正确反映立体图像质量的优劣.