[发明专利]基于显著性区域的立体图像舒适度色度范围的测量方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理领域，涉及影响立体图像观看舒适度的因素研究，尤其是涉及一种基于立体图像显著区域的舒适色度定量研究方法。具体讲,涉及基于显著性区域的立体图像舒适度色度范围的测量方法。

背景技术

近年来，三维立体显示技术在科研和商业活动中发展迅猛，特别是在商业立体电影上已获得巨大成功，然而一些观众在观看立体画面时，会出现不同程度的视觉不舒适现象^[1-5]。视觉不舒适是目前视差型3D电影和电视的重要缺陷，如果该问题得不到解决，立体显示技术就很难被推广^[6]。视觉不舒适是一种主观感受，通常用视觉舒适度来衡量^[5]。视觉不舒适的主要来源有：显示设备本身、立体内容、人的生理心理以及观看环境等四个方面。立体内容缺乏是制约立体成像技术普及的重要因素^[7]，因此，制作丰富的立体内容显得尤为重要。众所周知，影响立体内容不舒适的因素有很多，比如亮度、色度、饱和度、对比度、串扰和视差等因素。如果能够得到关于各影响因素的量化标准，将为立体内容的制作提供强有利的技术支撑。本文实验就是结合人眼的视觉注意机制，定量研究由色度引起的立体内容舒适与否的问题。

截至目前，已有不少国内外专家学者对立体图像内容舒适度的影响因素进行了研究。在国外，文献[8]中，Frank L.K通过实验比较系统地定性研究了亮度、色度、对比度、串扰、视差等各种因素对双目立体图像舒适度的影响，实验结果表明，如果双目视图不匹配程度超过一定的门限将会严重降低立体图像视觉舒适度。文献[9]指出，大视差能够能够增强立体感，但也经常导致视觉不舒适。该文献中进一步设计了一种算法使观察者能够自动调整视差大小来得到更加舒适的立体图像。在国内，文献[10]定性地研究了色度、亮度、对比度以及分辨率4个参数对双视点立体成像系统显示效果的影响，并分析说明了参数变化对成像效果造成影响的原因。文献[11]系统地阐述了观看立体图像引起视觉疲劳的生理因素，指出引起视疲劳的原因之一是颜色和亮度差异过大的左右视图在观看者眼中出现不匹配视差图像对。文献[12]指出国际标准化组织曾发行立体图像、视频安全性文件IWA3：Image safety，明确阐述双眼差异过大的立体图像会引起眼疲劳或诱发眼病。

目前，国内外对立体图像舒适度的研究大都是定性的，且没有统一的评定标准。为了更直接、更准确地判断给定的立体图像视觉舒适度与否，需要进行定量研究。部分文献对影响观看舒适度的各种因素进行了定量研究，文献[13][14][15][16][17]对影响立体图像舒适度的亮度、饱和度、色度、对比度和视差等因素进行了定量地研究。但是，此类方法都是基于整幅立体图像进行研究。然而，文献[18]表明人类视觉系统的一个重要特性是视觉注意，而人眼视觉往往只关注场景的感兴趣区域。文献[19]表明人眼在观察图像时往往更倾向于观察其中的重要部分而不是整幅图像，图像显著性区域是人眼视觉的一个重要的特性，该特性已应用在很多方面，并取得了很好的结果。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提供适当的方法，能够很好地反映立体图像的舒适度，为立体内容制作提供更有力的技术支撑。为此，本发明采用的技术方案是，基于显著性区域的立体图像舒适度色度范围的测量方法，先采用视差图和二维图像显著图相结合的方法得到立体显著度图，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，并利用眼动仪实验验证立体显著算法提取显著区域的正确性；然后采用由粗到细的逐级逼近法进行主观实验，通过最小二乘法对实验数据进行拟合，得到显著立体图像的舒适色度匹配图和舒适色度差异图，并对不同场景下被试图像的主观感受进行分析。

得到立体显著度图的具体步骤是，二维图像显著图通过图像本身的亮度、色度、对比度和空间频率进行计算，具体采用GBVS算法计算得到右视点平面显著图，记为SM_R(x,y)；采用快速立体匹配算法得到以右视点为基准的视差图，记为d_R(x,y)；采用线性方式将平面视觉显著图SM_R(x,y)和右视差图像d_R(x,y)进行加权得到立体显著度图I(x,y)，如公式(1)：

I(x,y)＝w₁d_R(x,y)+w₂SM_R(x,y)(1)

式中：I(x,y)为立体显著度图；w₁和w₂为加权比重，且w₁+w₂＝1。