基于深度感知和运动感知的立体视觉舒适度研究

摘要

立体技术(3D Technology)可以带给人以身临其境的感觉，在许多领域中得到了广泛的应用。但是，迄今为止的一些立体产品不可避免地会带给人不舒适感，这些不足已成为制约立体技术和产业发展的主要瓶颈。因此，开展立体视觉舒适度研究具有至关重要的意义和价值。
　　本文主要从深度感知和运动感知两个方面对影响立体视觉舒适度的因素开展了深入的理论分析和大量的实验研究。本文主要工作内容包括以下几个方面。
　　立体视觉舒适融像问题，是立体显示舒适度研究的关键问题之一。本文提出了立体视觉舒适融合限(Comfortbale Fusion Limits,CFL)的概念，并将立体视觉舒适融合限作为立体视觉舒适融像的评判标准，研究了影响随机点立体图(Random Dot Stereogram,RDS)舒适融合限的因素。通过主观实验研究了不同因素对立体视觉舒适融合限的影响，提出了影响CFL的预测模型。实验结果表明，用所提出的预测模型计算得到的CFL值和实际测量值具有很强的相关性。
　　立体图像的显示景深与人眼生理景深的差异，对舒适观看立体图像具有较大的影响。本文推导了基于瞳孔直径的人眼生理景深(Depth of Field,DOF)视觉模型，首次提出了显示景深与人眼生理景深的差异参数k，并通过实验研究了k对立体视觉舒适度的影响，建立了基于参数k的立体视觉舒适度模型。实验结果表明，瞳孔直径是影响人眼生理景深的关键生理参数；而与瞳孔直径密切相关的差异参数k是评价立体图像观看舒适度的重要指标。
　　对立体图像序列中物体运动状况的感知，会极大地影响观看者的立体感受。本文设计并制作了动态随机点立体图像序列，通过分析序列中物体运动方向、运动速度、运动加速度对立体视觉舒适度的影响，提出了基于深度运动、固定深度平面上的水平运动和垂直运动的三种立体视觉舒适度模型。实验结果表明，基于三种运动模型的计算结果与主观评价结果一致性很高。
　　在时分立体显示技术中，左、右眼图像的时间差会导致观看者感知到的视差和深度发生变化，容易产生视疲劳。基于时分立体显示设备，本文建立了因垂直运动和深度运动导致的视差及深度变化模型，提出了采用运动补偿方式消除视差和深度变化的方法，并利用主观实验验证了所提出模型和方法的有效性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 立体技术的发展

1.2 立体技术定义

1.3 人类立体视觉特性

1.4 立体视觉舒适度问题

1.5 本文的主要工作和内容

第二章 立体视觉舒适度基础

2.1 立体视觉舒适度

2.2 立体视疲劳

2.3 立体视觉舒适度的研究现状

2.4 本章小结

第三章 立体视觉舒适融合限预测模型的研究

3.1 双眼融像的研究背景

3.2 立体视觉舒适融合限

3.3 实验结果及分析

3.4 本章小结

第四章 基于瞳孔直径的立体视觉舒适度研究

4.1 研究背景

4.2 人眼的空间分辨力

4.3 瞳孔直径与人眼生理景深的视觉模型

4.4 瞳孔直径与显示景深的测试实验

4.5 本章小结

第五章 基于运动感知的立体视觉舒适度模型

5.1 基于运动感知的立体视觉舒适度研究中存在的问题

5.2 理论分析

5.3 实验设计

5.4 实验结果及分析

5.5 本章小结

第六章 基于时分立体显示技术的运动立体视觉舒适度研究

6.1 研究背景

6.2 运动与视差、深度变化的关系

6.3 时分立体显示器视差、深度变化的消除方法

6.3 本章小结

结束语

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢