亮度偏差对立体显示舒适度影响的ERP研究

立体图像的左右视图偏差是影响立体显示舒适度的重要因素,亮度偏差是重要指标之一.本文利用事件相关电位(ERP)技术并采用经典S1-S2实验范式研究了亮度偏差对立体显示舒适度的影响.ERP数据分析以时域数据统计为主,提取了N270成分的特征参量——幅值,并对不同亮度偏差等级刺激诱发的N270的幅值进行分析对比.结果发现,亮度偏差大于10%,时被试会感觉到明显的不协调,偏差等级越大,被试的不协调感越强烈.行为数据分析结果与ERP统计结果一致,建议立体图像左右视图亮度偏差应低于10%,,从而保证观看舒适度.     

影响立体图像舒适度的饱和度范围测定

针对立体成像领域的视觉舒适度问题,结合人眼视觉系统的特性定量研究了饱和度因素对观看双目立体图像舒适度的影响．采用三级步长逼近法,通过大量主观实验定义了双目立体图像舒适饱和度匹配图和舒适饱和度差异图,得到了立体图像饱和度匹配范围,并进一步验证了两图的普适性,根据两图判定立体图像是否舒适的准确率达到92％．实验结果能够为立体图像舒适度的主客观评价提供依据．     

尺寸偏差对立体观看舒适度影响的ERP研究

左、右眼看到的图像不匹配是影响3D观看舒适度的重要原因.已有的客观图像舒适度评价方法不具备普适性和鲁棒性,事件相关电位(ERP)具有时间分辨率高、客观性强的特点,能够客观实时地反映人类心理活动,可作为新的图像舒适度研究的客观方法.利用ERP技术研究了左、右眼图像大小尺寸不一致对立体图像观看舒适度造成的影响.让被试者观看尺寸不一致的左、右眼立体图像,并同时用脑电设备采集从枕叶和后顶叶发出的信号,发现当右眼图像水平和垂直方向视角同时增大1%,及以上时,会对3D图像的观看舒适度造成影响.进一步的ERP客观实验结果验证了主观评价的结论:水平和垂直方向视角同时增大1%,是左、右眼图像尺寸偏差的阈值,超过这个阈值就会造成立体图像观看的不舒适.     

旋转偏差对立体显示舒适度影响的ERP研究

影响立体显示舒适度的因素有多种,其中左右视图的不协调是主要原因之一,旋转偏差是影响协调性的重要因素之一.本文基于事件相关电位技术,采用S1~S2实验范式,研究了旋转偏差对立体显示舒适度的影响.利用左右视图的旋转偏差在大脑皮层会诱发出N270成分,结合行为数据以及ERP波形进行分析得出,旋转偏差超过0.72°时,被试感觉能够察觉到明显的不协调,随着偏差等级增大,被试不协调感逐渐增强.行为数据的统计分析结果与ERP信号结果一致.因此立体视图左右图像的旋转偏差应该控制在0.72°以内.     

基于光线跟踪的虚拟场景立体图像对视差研究

立体图像对的视差是立体显示的基础,双目立体显示的基本原理就是将具有视差的立体图像对中的左右眼图像分别送入左右眼中,从而产生立体感.本文给出了一种在虚拟场景中利用光线跟踪计算立体图像对视差的方法,生成了视差图和深度图,并对视差的特点和影响视差的因素进行了分析.     

视频会议系统中基于图像拼合的中间视合成

中间视合成是实现立体交互式显示的关键技术,即在观察者改变观看位置时,可以通过系统合成的虚拟视点获得环视的效果.该文提出一种基于图像拼合的中间视合成算法,利用图像插值和变形技术,生成虚拟视点图像.首先对立体图像对进行亮度均匀化处理,以消除左右图像间的平均亮度差异;然后根据左右视所含信息的不对称性,利用视差信息判断可靠区域,生成过渡中间视;最后采用图像拼合变形的方法进行中间视插值合成.实验表明,生成的虚拟中间视图像效果良好,基于对象的处理方式使得本算法具有速度上的优势,可用于头肩型视频会议场景的立体交互显示.     

基于瞳孔直径的自由立体观看视疲劳预测

自由立体显示不需要用助视设备就能带给人们高临场感的视觉体验,但随之而来的却是不能忽视的视疲劳问题.提出了基于瞳孔直径的立体观看视疲劳的预测方法,采用方差分析确定对视疲劳有显著影响的因素,并进行视疲劳主客观评价实验.根据评价结果建立被试者的主观视疲劳程度、客观视疲劳程度分别与3D视频视差最大值、视频帧率、环境亮度、观看角度及被试者年龄构成的2个多因素回归模型.结果显示,此2个模型预测到的视疲劳值与主观、客观评价结果之间的线性相关系数均接近于1,表明此类模型评分接近人类视觉系统的评分,并能代替主观、客观评价从3D观看情形中快速且准确地预测立体观看视疲劳程度.     

一种基于三阶亮度校正的平面视频转立体视频快速算法

本文提出了一种新的平面视频转立体视频的快速算法.这种算法能够实时的将平面视频转换成立体视频,并能在三维显示设备上呈现出逼真的立体效果.首先将原始平面视频中的图像按照高斯分布进行立体变换,然后将视频中的图像序列生成加权平均亮度图,并将亮度分为3个等级,分别对这3个等级区域中的图像进行立体校正,最终得到完整的立体视频.我们的方法替代了传统方法中,生成深度图像的步骤,从而大大的提升了运算的速度,能够在原始平面视频的实时播放过程中,直接输出带有立体效果的画面.     

液晶自由立体显示系统显示效果研究

为了满足高品质立体视觉的要求,更真实地再现客观物体,有必要对自由立体显示器的显示效果进行改进。通过调整立体显示系统的几何光学参数,改进拍摄系统与显示系统的光学元件,选择恰当的观看位置,能够较好改善立体显示器显示效果。分析了立体图片对与立体显示器匹配的几何光学参数,提出了一种通过粘贴增效片改进液晶立体显示器偏振片的光学设计方案,并给出了观察者的最佳观看位置,综合考虑主客观因素对立体显示器3D显示效果的影响,有效提高了观看立体显示器的临场感和立体感。     

基于对比度补偿的立体视频舒适度评价

为给评价立体视频的舒适程度提供一种可参考的标准, 在确定人眼观看立体视频时水平视差为主要影响因素基础上, 以对比度作为其补偿因素对立体视频舒适度的影响。利用图形分割方法将前景与背景分离, 利用场景相关的显著区域提取方法得到显著区域, 提取显著区域的视差并分别提取前景和背景对比度, 结合深度感知理论和最小二乘拟合方法建立评价模型, 利用主观评价方法对模型进行评定, 由此得到对立体视频舒适度评价的一种方法。由主观评价验证可知, 该评价方法与人眼的立体视觉基本一致, 为进一步研究人眼立体舒适度提供参考。     

立体电视中对比灵敏度方程的影响因素

在开关眼镜式和偏振光眼镜式2种立体液晶电视中进行视觉感知实验,通过改变测试图像的景深和空间频率,研究了眼镜式立体电视中立体图像的视差对人眼对比灵敏度感知阈值的影响.实验中共选用3种景深和10种空间频率的图像.实验结果表明,液晶电视中显示的二维图像与传统成像方法显示的二维图像在不同空间频率处对人眼对比灵敏度阈值的影响不同.2种立体液晶电视中三维模式下显示的立体图像和二维模式下显示的平面图像,对人眼对比灵敏度阈值有显著性影响.但在三维显示模式下,不同景深的立体图像对人眼对比灵敏度感知阈值的影响不显著.     

柱透镜光栅立体显示的串扰度

为实现对柱透镜光栅立体显示串扰的定量分析,提出了一种串扰度的计算方法.首先,创建了用于描述显示屏上子像素视差图像的视点矩阵.然后,基于几何光学并结合视点矩阵,创建了用于描述观看位置上观看到的各幅视差图像信息量的视区矩阵.最后,由视区矩阵推导出串扰度的计算公式.实验测量结果与计算结果相近.验证了该计算方法的有效性.该方法可用于分析光栅倾斜角度、视点数及观看位置等因素对串扰的影响,且在定义串扰度阈值的基础上可确定最佳立体观看区域.     

超大屏幕自由立体显示系统关键技术的研究

为了获得低成本超大屏幕自由立体显示器,采用了DLP投影的技术方案.分析了柱透镜光传输特性.通过模拟透镜光路,获得了立体视区图.结合立体视区的交叉干扰现象,推导出适合大屏幕立体显示的光栅参数.针对显示器的最佳观看距离,分析了虚拟摄像机架设间距和前后景极限位置的关系.实现了约150 in超大屏幕立体显示墙,同时提高了显示系统的立体感和临场感.     

基于奇异值分解的无参考立体图像质量评价

针对非对称失真立体图像,提出了一种基于奇异值分解的无参考评价算法.该方法首先考虑人眼对空间频率变化敏感的特性和双目融合特性,对立体图像进行Gabor滤波,基于奇异值分解的融合策略生成融合图.然后,采用亮度加权直方图的局部二值模式算法分别对融合图、左右子图像提取特征,并将左右子图像的特征向量融合、采用欧几里得距离和夹角余弦进行向量之间的比较;为度量非对称失真差异,利用图像相似度算法计算左右子图像之间的相似性.最后,将融合图的特征向量、子图像的融合及比较特征向量、子图像的相似度特征向量级联,利用支持向量回归(SVR)算法完成特征到主观质量分数的回归映射.在LIVE3DⅡ、Waterloo-IVCⅠ和Waterloo-IVCⅡ立体图像库上对本算法进行测试.实验结果表明,本算法性能良好,优于目前主流的立体图像质量评价算法.     

基于融合图像的无参考立体图像质量评价

长时间观看立体图像会导致视觉疲劳、恶心、头痛等不适感,如何结合人类的视觉特性对立体图像质量进行评价是近年来立体成像领域的研究热点.为此,本文提出了一种基于融合图像的无参考立体图像质量评价方法.为了更好地模拟人脑处理立体图像的过程,提出了一种先将左、右视图融合然后进行处理的融合图像算法.首先针对左、右视图分别在RGB 3个通道上进行Gabor滤波以模拟人眼的视觉多通道特性,获取其不同尺度和方向的结构特征,随后通过对比敏感度函数滤除图像的不重要频率信息,然后通过增益控制原理进行加权获得融合图像.相比之前无参考立体图像质量评价方法局限于提取手工裁剪的特征,本文采用直接将原始图像进行切块后,送入网络进行训练,让卷积神经网络自动地提取图像的特征,并且采用重叠切块的方法,相比于非重叠切块,重叠切块可以更好地保留相邻像素之间的关系,并且增加了训练的数据集.然而,与拥有几百万张图像组成的Imagenet数据库相比,立体图像数据库仅有几百张,而且构成图像的基向量是普适的,所以本文对在Imagenet数据库上训练好的Alexnet网络进行迁移学习,建立输入图像和输出质量值之间端到端的映射.迁移学习网络模型较传统卷积神经网络收敛快,而且具有更好的初始权重.最后,鉴于人眼在观看图像时总是倾向于从图像的中心开始寻找视觉注视点,然后其注意力由中央向四周递减,本文利用显著特性对图像小块的输出进行加权以更好地模拟人眼的视觉显著特性.在公开的LIVE3Dphase-Ⅰ、LIVE3Dphase-Ⅱ数据库上进行测试,结果表明本文所提方法在对称和非对称立体图像数据库上较其他方法均取得了较好的结果,能够与人类的主观感知保持良好的一致性.     

图像亮度特征对ROI提取的影响

提出一个基于改进的Itti-Koch模型的感兴趣区域(Region of interest,ROI)提取算法,同时针对图像亮度特征对ROI提取的影响问题,从2个方面进行分析研究:一是根据不同亮度权重下提取的ROI,分析亮度特征对ROI提取的影响程度;二是对眼动数据提取图像的ROI和基于改进的Itti-Koch模型提取的图像ROI进行区域评价,计算两者之间的点对点区域相似度和位置区域相似度.研究结果表明:当亮度特征和颜色特征同时影响图像ROI提取时,亮度特征所占权重不宜超过0.5.     

基于视差分析的3D电视质量评价系统的设计与实现

在众多影响3D舒适度的因素中,制作人员更多的会选择视差信息来检测、调整、优化3D节目的质量,因此3D电视素材的左右图像的视差分析成了关键问题。本文设计了一种基于双目立体视觉的3D电视视差检测系统,该系统应用了双边滤波及SGBM立体匹配算法,计算左右图像的视差,并根据视差与立体视觉舒适度的关系,将可能会引起观众不适的图像部分进行分级标注,便于后续的3D调整工作。     

基于倾斜狭缝光栅的自由立体显示串扰比

自由立体显示采用倾斜放置的狭缝光栅来减轻莫尔条纹的影响,却因此造成各视点图像之间的串扰．首先基于子像素判决提出一种定量计算串扰比的方法,建模得到光栅倾斜角度与相邻视点图像之间串扰比的关系．然后提出立体图像有效分辨率的概念,将串扰比引入其中,能够客观地衡量经过立体显示后得到的立体图像分辨率．此外,假设装配误差为随机变量,经由模型仿真得到串扰比误差与装配误差之间的关系．研究表明：基于倾斜缝光栅的自由立体显示设备中,各个最优观看位置的串扰比随着光栅倾斜角度的增大而增大,但是当光栅倾斜角取某些特殊值时,串扰比为局部最小值．     

基于双伽马函数的煤矿井下低亮度图像增强算法

针对井下视频图像存在整体偏暗,照度不均匀,对比度低等问题,提出一种基于双伽马函数的煤矿井下低亮度图像增强算法.该算法利用具有边缘保持特性的引导滤波获取低亮度图像的照度图,然后在伽马函数的基础上构造双伽马函数,针对照度图的分布特性对其进行调整,从而提升低亮度区域的照度值并抑制局部高亮度区域的照度值.相比于HE算法、MSR算法、NPEA算法以及CLAHE算法,本文算法处理效果在信息熵、对比度、清晰度等方面都优于上述算法.本文提出的算法能够有效提升图像的亮度,同时避免局部亮区域的过度增强现象的产生,提高了井下图像整体的视觉效果,显示了本文算法的优越性.     

3D-VR色彩视觉舒适度评价

随着虚拟现实(virtual reality,VR)技术的发展,3D-VR视频已成为技术与商业热点.3D-VR多机拍摄会导致部分画面出现色彩差异,影响观众的观影体验.定量分析视频中左右视差图亮度、饱和度、色相差异对观众舒适度的影响.通过主观评价实验,基于HSL(色相(hue)、饱和度(saturation)、亮度(lightness))颜色空间建立了3D-VR视频纹理差异与舒适度关系模型.根据舒适度评价模型设计了舒适度预警平台,为3D-VR影视内容创作和制作提供服务.