[發(fā)明專利]一種影響立體圖像舒適度的視差范圍的檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510280095.1
• 申請(qǐng)日: 2015-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN104853184B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李素梅;李永達(dá);朱丹;侯春萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N17/00
• 分類號(hào): H04N17/00;H04N13/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 李林娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及屬于圖像處理領(lǐng)域，涉及圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的改進(jìn)，尤其涉及一種影響立體圖像舒適度的視差范圍的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

近幾年來，3D技術(shù)的大規(guī)模興起和應(yīng)用給人們的生活帶來豐富的視覺體驗(yàn)，但立體成像技術(shù)依然存在一些亟待解決的問題。長(zhǎng)時(shí)間觀看立體圖像/視頻會(huì)使觀看者產(chǎn)生頭疼、眩暈、眼脹和視覺疲勞等不適感。造成這種視覺不舒適的原因有很多，一是由立體設(shè)備本身引起，二則可能與立體信息的內(nèi)容有關(guān)。立體圖像較平面圖像包含更多的信息，能夠呈現(xiàn)更加真實(shí)的場(chǎng)景，也因此對(duì)相應(yīng)的采集、壓縮、傳輸、處理等技術(shù)提出了更高的要求，并且立體圖像在獲取、生成、傳輸、顯示的各個(gè)階段都可能出現(xiàn)各種降質(zhì)。

在過去十多年里，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者已對(duì)影響立體視覺舒適度的因素進(jìn)行了研究，如亮度、色度、對(duì)比度、串?dāng)_、視差等，文獻(xiàn)[1]對(duì)這些因素對(duì)視覺舒適度的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果證明，當(dāng)左右視圖的不匹配程度高于一定的閾值，則觀看者視覺舒適度將受到嚴(yán)重影響；文獻(xiàn)[2,3]從定量的角度研究了亮度、色度、飽和度等指標(biāo)；文獻(xiàn)[4]認(rèn)為影響立體圖像視覺舒適度的主要因素有調(diào)節(jié)與會(huì)聚矛盾、視差分布、雙目不匹配、深度不一致以及認(rèn)知矛盾共5個(gè)方面，不同年齡、不同個(gè)體之間在觀看相同的立體圖像或視頻時(shí)，視疲勞及視覺不舒適程度有所不同。視差不僅是立體圖像產(chǎn)生立體效果的主要原因，也是影響舒適度的重要因素之一，文獻(xiàn)[5]研究了視差對(duì)立體圖像觀看舒適度的影響，并提出基于人眼視覺模型的立體深度感知舒適度評(píng)價(jià)方法。立體圖像的視差影響因素包括左右視圖的水平視差、垂直視差、尺寸偏差和旋轉(zhuǎn)偏差。

對(duì)于水平視差的研究，早期一些研究者將根據(jù)其對(duì)立體感知的最初理解，規(guī)定最大視差為0.02[6]，但這一結(jié)論對(duì)現(xiàn)在的屏幕是否還適用需要論證。文獻(xiàn)[7]早在1985年通過分析調(diào)節(jié)、會(huì)聚和雙眼視差異的相互影響，總結(jié)出立體圖像引起視覺不舒適的原因，并給出了視差范圍的限制條件，這一限制條件被文獻(xiàn)[8,9]等作為視差控制和校正的基礎(chǔ)。文獻(xiàn)[10]表示在立體電影制作中允許屏幕寬度1％的負(fù)視差和2％的正視差，而對(duì)于電視，視差允許范圍可以達(dá)到屏幕寬度的±3％，但此結(jié)論來源于經(jīng)驗(yàn)，文中并未給出具體理由。文獻(xiàn)[11]通過分割圖像，利用主觀實(shí)驗(yàn)證明立體圖像的上部分相比下部分應(yīng)該離觀看者較遠(yuǎn)且具有較少的視差散布，而圖像的整體應(yīng)分布在屏幕后方。文獻(xiàn)[12]在實(shí)驗(yàn)中讓觀看者觀看不同視差的小球，通過記錄觀看者的瞳孔變化證明柱透性光柵顯示器的舒適視差為±2°。文獻(xiàn)[13]通過實(shí)驗(yàn)說明具有較大負(fù)視差的圖像相比視差平穩(wěn)的圖像更容易引起視覺不舒適。

對(duì)于垂直視差，這是立體圖像中盡量避免出現(xiàn)的，垂直視差過大會(huì)給立體圖像的觀察者造成很大的不舒適感。文獻(xiàn)[14]直接給出了最大垂直視差不能超過50″≈2.423×10^-4(rad)。文獻(xiàn)[15]運(yùn)用腦電圖儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明在最佳觀看距離條件下，垂直視差不能超過20個(gè)像素。

總結(jié)國(guó)內(nèi)外的研究情況，對(duì)于水平視差的舒適度研究，已有的文獻(xiàn)基本上都從理論推理或依據(jù)經(jīng)驗(yàn)來給出舒適的視差范圍。從理論推理而來的視差限制范圍也只是人眼能夠通過調(diào)節(jié)而適應(yīng)的視差極限，并不能完全等同舒適的視差范圍。而近年來探索舒適視差范圍的一些研究，大多以組成結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的圖像為研究對(duì)象，而在實(shí)際復(fù)雜的立體圖像中，圖像各處的視差分布情況對(duì)于圖像的舒適度起著不同的作用，因此這些研究方法并不能適用于實(shí)際復(fù)雜的立體圖像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種影響立體圖像舒適度的視差范圍的檢測(cè)方法，本發(fā)明結(jié)合人眼視覺注意特性定量的研究舒適立體圖像的視差范圍，通過視差估計(jì)、圖像區(qū)域分割、連通性檢測(cè)等方法，探索人眼對(duì)于圖像各區(qū)域視差以及人眼對(duì)正負(fù)視差的敏感程度，詳見下文描述：

一種影響立體圖像舒適度的視差范圍的檢測(cè)方法，所述方法包括以下步驟：

通過平移視點(diǎn)法、逐級(jí)步長(zhǎng)逼近法對(duì)選取的立體圖像進(jìn)行處理，獲取測(cè)試圖像；

通過自適應(yīng)權(quán)重的局部匹配法計(jì)算像素點(diǎn)的垂直聚合匹配代價(jià)，獲取中心像素點(diǎn)具有最小垂直聚合匹配代價(jià)值對(duì)應(yīng)的視差，進(jìn)而獲取視差圖；

對(duì)視差圖進(jìn)行分割，將前景區(qū)域、背景區(qū)域和中心區(qū)域作為研究區(qū)域，通過連通性檢測(cè)法獲取各區(qū)域的視差值；

對(duì)各個(gè)測(cè)試圖像的主觀測(cè)試值和各區(qū)域的視差值進(jìn)行曲線擬合，得到舒適立體圖像的視差范圍。

其中，所述通過自適應(yīng)權(quán)重的局部匹配法計(jì)算像素點(diǎn)的垂直聚合匹配代價(jià)的步驟具體為：

獲取與中心像素點(diǎn)偏移量為s的兩水平像素點(diǎn)，兩水平像素點(diǎn)分別向中心像素點(diǎn)進(jìn)行聚合匹配代價(jià)，獲取水平聚合匹配代價(jià)；