一種影響立體圖像舒適度的視差范圍的檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及屬于圖像處理領域，涉及圖像質量評價方法的改進，尤其涉及一種影 響立體圖像舒適度的視差范圍的檢測方法。
【背景技術】
[0002] 近幾年來，3D技術的大規模興起和應用給人們的生活帶來豐富的視覺體驗，但立 體成像技術依然存在一些亟待解決的問題。長時間觀看立體圖像/視頻會使觀看者產生頭 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，一是由立體設備 本身引起，二則可能與立體信息的內容有關。立體圖像較平面圖像包含更多的信息，能夠呈 現更加真實的場景，也因此對相應的采集、壓縮、傳輸、處理等技術提出了更高的要求，并且 立體圖像在獲取、生成、傳輸、顯示的各個階段都可能出現各種降質。
[0003] 在過去十多年里，國內外專家學者已對影響立體視覺舒適度的因素進行了研宄， 如亮度、色度、對比度、串擾、視差等，文獻[1]對這些因素對視覺舒適度的影響進行了研 宄，結果證明，當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重 影響；文獻[2, 3]從定量的角度研宄了亮度、色度、飽和度等指標；文獻[4]認為影響立體 圖像視覺舒適度的主要因素有調節與會聚矛盾、視差分布、雙目不匹配、深度不一致以及認 知矛盾共5個方面，不同年齡、不同個體之間在觀看相同的立體圖像或視頻時，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[5]研宄了視差對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價方法。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、尺寸偏差和旋轉偏差。
[0004] 對于水平視差的研宄，早期一些研宄者將根據其對立體感知的最初理解，規定最 大視差為0.02 [6]，但這一結論對現在的屏幕是否還適用需要論證。文獻[7]早在1985年 通過分析調節、會聚和雙眼視差異的相互影響，總結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[8, 9]等作為視差控制和校正的基礎。 文獻[10]表示在立體電影制作中允許屏幕寬度1%的負視差和2%的正視差，而對于電視， 視差允許范圍可以達到屏幕寬度的±3%，但此結論來源于經驗，文中并未給出具體理由。 文獻[11]通過分割圖像，利用主觀實驗證明立體圖像的上部分相比下部分應該離觀看者 較遠且具有較少的視差散布，而圖像的整體應分布在屏幕后方。文獻[12]在實驗中讓觀看 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[13]通過實驗說明具有較大負視差的圖像相比視差平穩的圖像更容易引起視 覺不舒適。
[0005] 對于垂直視差，這是立體圖像中盡量避免出現的，垂直視差過大會給立體 圖像的觀察者造成很大的不舒適感。文獻[14]直接給出了最大垂直視差不能超過 50" ~ 2. 423X10_4 (rad)。文獻[15]運用腦電圖儀進行實驗，證明在最佳觀看距離條件下， 垂直視差不能超過20個像素。
[0006] 總結國內外的研宄情況，對于水平視差的舒適度研宄，已有的文獻基本上都從理 論推理或依據經驗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 夠通過調節而適應的視差極限，并不能完全等同舒適的視差范圍。而近年來探索舒適視差 范圍的一些研宄，大多以組成結構較為簡單的圖像為研宄對象，而在實際復雜的立體圖像 中，圖像各處的視差分布情況對于圖像的舒適度起著不同的作用，因此這些研宄方法并不 能適用于實際復雜的立體圖像。
【發明內容】
[0007] 本發明提供了一種影響立體圖像舒適度的視差范圍的檢測方法，本發明結合人眼 視覺注意特性定量的研宄舒適立體圖像的視差范圍，通過視差估計、圖像區域分割、連通性 檢測等方法，探索人眼對于圖像各區域視差以及人眼對正負視差的敏感程度，詳見下文描 述：
[0008] -種影響立體圖像舒適度的視差范圍的檢測方法，所述方法包括以下步驟：
[0009] 通過平移視點法、逐級步長逼近法對選取的立體圖像進行處理，獲取測試圖像；
[0010] 通過自適應權重的局部匹配法計算像素點的垂直聚合匹配代價，獲取中心像素點 具有最小垂直聚合匹配代價值對應的視差，進而獲取視差圖；
[0011] 對視差圖進行分割，將前景區域、背景區域和中心區域作為研宄區域，通過連通性 檢測法獲取各區域的視差值；
[0012] 對各個測試圖像的主觀測試值和各區域的視差值進行曲線擬合，得到舒適立體圖 像的視差范圍。
[0013] 其中，所述通過自適應權重的局部匹配法計算像素點的垂直聚合匹配代價的步驟 具體為：
[0014] 獲取與中心像素點偏移量為S的兩水平像素點，兩水平像素點分別向中心像素點 進行聚合匹配代價，獲取水平聚合匹配代價；
[0015] 獲取與中心像素點偏移量為s的兩垂直像素點，兩垂直像素點分別向中心像素點 進行聚合匹配代價，通過所述水平聚合匹配代價獲取垂直聚合匹配代價。
[0016] 其中，所述獲取中心像素點具有最小垂直聚合匹配代價值對應的視差，進而獲取 視差圖的步驟具體為：
[0017] 在視差范圍內確定使得中心像素點具有最小垂直匹配代價值對應的視差；
[0018] 通過中值濾波器對獲取的視差進行處理，進而獲取視差圖。
[0019] 其中，所述通過連通性檢測法獲取各區域的視差值的步驟具體為：
[0020] 搜尋水平像素視差矩陣中最大視差值；對視差圖進行二值化處理，將視差值為最 大視差值的像素點標記為255,其余記為0,獲取到二值圖像，采用八鄰域標記法標注二值 圖像中的連通區域；
[0021] 從所述連通區域中選出最大連通區域，并計算最大連通區域占視差圖面積的比 重；
[0022] 將比重與設定的閾值進行比較，獲取連通性檢測區域的視差值。
[0023] 本發明提供的技術方案的有益效果是：本方法利用平移視點法產生不同水平視差 的圖像，并進行大量主觀測試；通過自適應支持權值方法得到圖像的視差圖；然后根據觀 察者的注意力分布對圖像進行分割；通過連通分量檢測獲取各區域視差；最后通過主觀評 價測試得到舒適立體圖像的視差范圍。通過上述方法結合人眼視覺注意特性，能夠得到舒 適立體圖像視差范圍較為精確的結果，滿足了實際應用中的多種需要。
【附圖說明】
[0024] 圖1為源立體圖像boy.bmp的示意圖；
[0025] 圖2為源立體圖像family,bmp的示意圖；
[0026] 圖3為源立體圖像river,bmp的示意圖；
[0027] 圖4為源立體圖像tree,bmp的示意圖；
[0028] 圖5為右視點向左平移60像素后family測試圖；
[0029] 圖6為右視點向右平移60像素后family測試圖；
[0030] 圖7為k級步長逼近法第i級示意圖；
[0031] 圖8為family的視差圖；
[0032] 圖9為連通分量提取算法流程圖；
[0033] 圖10為立體圖像各個區域主要物體的視差像素數與MOS值的關系示意圖；
[0034] (a)為各圖像區域2在不同視差時的MOS值示意圖；(b)為各圖像區域5在不同視 差時的MOS值示意圖；（c)為各圖像區域8在不同視差時的MOS值示意圖；（d)為各區域在 不同視差時的立體圖像MOS值不意圖；
[0035] 圖1