一種無形變立體圖像視差快速調(diào)節(jié)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無形變立體圖像視差快速調(diào)節(jié)方法，其特征在于包括以下步驟：步驟S01：確定一個想要調(diào)節(jié)的深度值，既深度變化值DA；步驟S02：計算視差調(diào)節(jié)系數(shù)k=f(DA)；步驟S03：根據(jù)人眼可察覺到景深變化的最小誤差閾值SDA=f(v,d)，計算視差調(diào)節(jié)系數(shù)k的取值范圍(k1,k2),其中，v為人離屏幕的觀看距離，d為立體圖像離屏幕的距離；步驟S04：將原始的圖像按固定的拉伸系數(shù)k進行縮放，并將k的取值范圍限制在(k1,k2)內(nèi)保證形變不可覺察。本發(fā)明方法相比傳統(tǒng)方法形變程度降低超過50%，立體視覺主觀效果更好，對于高清視頻方法效率提高48%。
【專利說明】一種無形變立體圖像視差快速調(diào)節(jié)方法
【技術領域】
本發(fā)明涉及視差調(diào)節(jié)【技術領域】，特別是一種無形變立體圖像視差快速調(diào)節(jié)方法。
【背景技術】
當前國內(nèi)外對3D立體視頻深度感調(diào)節(jié)技術已經(jīng)取得一定研究成果。J.Konradt2]最先提出通過兩個視圖估計出原始深度，在此基礎上采用比例權(quán)重調(diào)整深度，最后合成新視圖。該方法存在一定的圖像扭曲。D.Kim等人[3]在調(diào)整深度之前增加視覺疲勞預測方法，當視頻內(nèi)容出現(xiàn)視覺疲勞，則利用基于視圖合成的方法調(diào)節(jié)視差。Chang Yuan等人M提出了一種根據(jù)觀眾的舒適度和喜好來調(diào)整3D立體內(nèi)容的方法。首先通過左右2D視圖由塊匹配估計方法估計視差，然后將人的視覺舒適度模型應用于指導深度調(diào)整方法。以上所述方法需要將視差先轉(zhuǎn)換成具有視差信息的深度圖像，然后對深度圖像進行分析調(diào)整，最后合成出新視圖。Z.Arican等人[5]比較了多種視差調(diào)節(jié)方法，認為視差估計方法復雜度高且精確性有限，而直接對圖像進行平移和縮放的視差調(diào)節(jié)方法更加簡便和實用。N.S.Holliman?將深度范圍映射到人眼感知的感興趣區(qū)域，而這個映射過程主要是通過尋找圖像伸縮因子來完成的。ff.C.Chen等人m認為屏幕邊界區(qū)域視差會造成立體圖像模糊和觀看不適，因此對該區(qū)域進行平移以消除視差，平移距離由區(qū)域的位置決定。Di Xu等人M首先利用伸縮不變特征變換方法提取左右圖像的特征，然后通過平移視頻幀來改變深度。但是，以上這些對圖像進行平移和縮放的方法會造成立體對象的形狀變化，使圖像發(fā)生扭曲和失真。岳斌等人[9]基于視差平移調(diào)整方法，引入人類立體視覺的Panum融合區(qū)計算出視差調(diào)整的范圍，消除立體感雙眼復視。羅洪艷等人_分析了水平式三維成像的視差范圍改變和畸變矯正問題，通過裁剪和插黑左右視圖的兩邊的邊緣部分改變視差和消除畸變。
視差調(diào)節(jié)技術是通過調(diào)節(jié)視差的大小來改變深度值，從而達到調(diào)整深度感效果的目的。其中，視差是人的左右眼在觀測相同的立體影像點時，由于人的雙眼間距通常為6.5cm,使得左眼所看到的該立體影像點在顯示屏上的位置與右眼所看到的該立體影像點在顯示屏上的位置不同，這種位置的差異就是視差。而深度值是人的雙眼到立體影像點的距離。
基于圖像形變的視差調(diào)節(jié)方法是一種與本申請?zhí)岚该芮邢嚓P前沿的方法，該方法包括基于圖像平移和伸縮的視差調(diào)節(jié)方法。其中，基于平移的方法是通過右眼圖像往右平移一段距離，同時相對應地把左眼圖像往左平移相同的距離來增大視差，這樣視差增大后景深也會跟著變遠。而拉伸方法增大視差的想法是把右眼看到的圖像往右等比例放大，相應地把左眼看到的圖像往左以同樣比例放大。經(jīng)過基于圖像形變的視差調(diào)節(jié)方法處理后的圖像效果可以通過形變系數(shù)來描述，形變系數(shù)越大圖像效果就越不理想。
可以總結(jié)，基于平移和伸縮的視差調(diào)節(jié)技術方法所存在的問題，其問題包括:傳統(tǒng)基于平移的方法在深度感調(diào)節(jié)后，圖形發(fā)生了可察覺的形變。同時，在圖像平移時，顯示屏邊緣會產(chǎn)生空洞及信息丟失的問題。而拉伸方法同樣會導致原始圖形的形變，在深度調(diào)節(jié)后圖像左右邊緣的信息會消失掉一部分。進而為了消除圖像變形提出精細視差調(diào)節(jié)方法，推導無形變視差調(diào)節(jié)方法，同時引入人眼深度可覺察誤差模型，尋找一種更為符合人眼觀影體驗的視差調(diào)節(jié)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種無形變立體圖像視差快速調(diào)節(jié)方法。本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn):一種無形變立體圖像視差快速調(diào)節(jié)方法，其特征在于包括以下步驟:
步驟SOl:確定一個想要調(diào)節(jié)的深度值，既深度變化值DA ；
步驟S02:計算視差調(diào)節(jié)系數(shù)k=f(DA)；
步驟S03:根據(jù)人眼可察覺到景深變化的最小誤差閾值SDA=f (V，d)，計算視差調(diào)節(jié)系數(shù)k的取值范圍Gc1, k2),其中，V為人離屏幕的觀看距離，d為立體圖像離屏幕的距離；
步驟S04:將原始的圖像按固定的拉伸系數(shù)k進行縮放，并將k的取值范圍限制在G^k2)內(nèi)保證形變不可覺察。
在本發(fā)明一實施例中，所述步驟S02中計算的方式是通過三角比例關系和幾何關系獲
得視差調(diào)節(jié)系數(shù)k=AO/(DA+AO)其中AO為原始景深，DA為要調(diào)節(jié)的深度值。
在本發(fā)明一實施例中，所述k的取值范圍限制在Gi1, k2)，其中Ic1=0.71和k2=l.68。在本發(fā)明一實施例中，所述步驟S04后還包括在VLC開源播放器上用C++語言在VLC的開源代碼中加入濾波模塊來實現(xiàn)方法比較。
在欣賞3D視頻影像的時候，人們對3D視頻的要求也在提高，既要觀賞到逼真豐富的畫面，又要保證人眼的舒適度，不會導致視覺過度疲勞，乃至損傷眼睛。通過視差調(diào)節(jié)技術可以更好地滿足用戶對深度感體驗和舒適性的需求[1]。本發(fā)明提出的精確的視差調(diào)節(jié)模型，該模型通過仿射變化方法解決視差調(diào)節(jié)后物體形變的問題，并引入最小形變可察覺范圍，通過假設原始深度的統(tǒng)計模型，把形變大小控制在最小形變可察覺范圍內(nèi)，在復雜度與形變程度上作出適當?shù)钠胶狻Ｗ詈?，通過建模分析和VLC播放器集成實驗表明，本發(fā)明相比傳統(tǒng)方法形變程度降低超過50%，立體視覺主觀效果更好，對于高清視頻方法效率提高48%。
【專利附圖】

【附圖說明】
圖1是正視差與景深關系圖。
圖2是成像物體在左眼右側(cè)時示意圖。
圖3是景深的三角分布概率密度。
圖4是本發(fā)明視差調(diào)節(jié)方法示意圖。
圖5是基于OPENCV庫的程序流程圖。
圖6是優(yōu)化后的程序流程圖。
【具體實施方式】
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。
為了消除視差調(diào)整過程中引起的立體圖像形變問題，本發(fā)明提出無形變且深度域連續(xù)視差調(diào)整方法。該方法可分為以下步驟進行分析:1)、確定一個想要調(diào)節(jié)的深度值，既深度變化值DA ;2)、計算視差調(diào)節(jié)系數(shù)k=f(DA) ;3)、根據(jù)人眼可察覺到景深變化的最小誤差閾值SDA=f(v，d)，計算視差調(diào)節(jié)系數(shù)k的取值范圍(ki，k2)，其中，V為人離屏幕的觀看距離，d為立體圖像離屏幕的距離；4)、將原始的圖像按固定的拉伸系數(shù)k進行縮放，并將k的取值范圍限制在G^k2)內(nèi)可保證形變不可覺察；5)將本發(fā)明方法與現(xiàn)有的方法集成到VLC播放器中，驗證本發(fā)明方法的有效性。下面我們主要針對后四個步驟進行具體的分析。
傳統(tǒng)的立體圖像視差模型如圖1所示，其中AB為人眼的雙眼瞳距，通常取值為6.5cm,IF為人眼離顯示屏⑶的距離，G點和H點分別是左右眼圖像的相同對象在顯示屏上的像點，GH的值即是視差，E點是G點和H點在人眼視覺感知中形成的立體影像點。由于圖1的成像點E在顯示屏⑶之后，這種成像我們稱之為正視差圖像[I]。由圖形的相似三角幾何關系可得:
【權(quán)利要求】
1.一種無形變立體圖像視差快速調(diào)節(jié)方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟SOl:確定一個想要調(diào)節(jié)的深度值，既深度變化值DA ； 步驟S02:計算視差調(diào)節(jié)系數(shù)(DA)； 步驟S03:根據(jù)人眼可察覺到景深變化的最小誤差閾值SDA=f (V，d)，計算視差調(diào)節(jié)系的取值范圍{k” k2),其中，V為人離屏幕的觀看距離，d為立體圖像離屏幕的距離；步驟S04:將原始的圖像按固定的拉伸系數(shù)々進行縮放，并將A的取值范圍限制在(A，K)內(nèi)保證形變不可覺察。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無形變立體圖像視差快速調(diào)節(jié)方法，其特征在于:所述步驟S02中計算的方式是通過三角比例關系和幾何關系獲得視差調(diào)節(jié)系數(shù):
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無形變立體圖像視差快速調(diào)節(jié)方法，其特征在于:所述左的取值范圍限制在{kx,七)，其中之=0.71和毛=1.68。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形變視差調(diào)節(jié)快速方法，其特征在于:所述步驟S04后還包括在VLC開源播放器上用C++語言在VLC的開源代碼中加入濾波模塊來實現(xiàn)方法比較。
【文檔編號】H04N13/00GK103841403SQ201410088342
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】蘭誠棟, 李亞格, 吳宇笙, 楊秀芝, 陳建 申請人:福州大學