一種無(wú)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(wú)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(gè)想要調(diào)節(jié)的深度值，既深度變化值DA；步驟S02：計(jì)算視差調(diào)節(jié)系數(shù)k=f(DA)；步驟S03：根據(jù)人眼可察覺(jué)到景深變化的最小誤差閾值SDA=f(v,d)，計(jì)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(jìn)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(jué)察。本發(fā)明方法相比傳統(tǒng)方法形變程度降低超過(guò)50%，立體視覺(jué)主觀效果更好，對(duì)于高清視頻方法效率提高48%。
【專利說(shuō)明】一種無(wú)形變立體圖像視差快速調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及視差調(diào)節(jié)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種無(wú)形變立體圖像視差快速調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)3D立體視頻深度感調(diào)節(jié)技術(shù)已經(jīng)取得一定研究成果。J.Konradt2]最先提出通過(guò)兩個(gè)視圖估計(jì)出原始深度，在此基礎(chǔ)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(jué)疲勞預(yù)測(cè)方法，當(dāng)視頻內(nèi)容出現(xiàn)視覺(jué)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(lái)調(diào)整3D立體內(nèi)容的方法。首先通過(guò)左右2D視圖由塊匹配估計(jì)方法估計(jì)視差，然后將人的視覺(jué)舒適度模型應(yīng)用于指導(dǎo)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(duì)深度圖像進(jìn)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(rèn)為視差估計(jì)方法復(fù)雜度高且精確性有限，而直接對(duì)圖像進(jìn)行平移和縮放的視差調(diào)節(jié)方法更加簡(jiǎn)便和實(shí)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(gè)映射過(guò)程主要是通過(guò)尋找圖像伸縮因子來(lái)完成的。ff.C.Chen等人m認(rèn)為屏幕邊界區(qū)域視差會(huì)造成立體圖像模糊和觀看不適，因此對(duì)該區(qū)域進(jìn)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(guò)平移視頻幀來(lái)改變深度。但是，以上這些對(duì)圖像進(jìn)行平移和縮放的方法會(huì)造成立體對(duì)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(jué)的Panum融合區(qū)計(jì)算出視差調(diào)整的范圍，消除立體感雙眼復(fù)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(wèn)題，通過(guò)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(shù)是通過(guò)調(diào)節(jié)視差的大小來(lái)改變深度值，從而達(dá)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(cè)相同的立體影像點(diǎn)時(shí)，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(diǎn)在顯示屏上的位置與右眼所看到的該立體影像點(diǎn)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(diǎn)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(qǐng)?zhí)岚该芮邢嚓P(guān)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(guò)右眼圖像往右平移一段距離，同時(shí)相對(duì)應(yīng)地把左眼圖像往左平移相同的距離來(lái)增大視差，這樣視差增大后景深也會(huì)跟著變遠(yuǎn)。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(yīng)地把左眼看到的圖像往左以同樣比例放大。經(jīng)過(guò)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(guò)形變系數(shù)來(lái)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(shù)方法所存在的問(wèn)題，其問(wèn)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(jué)的形變。同時(shí)，在圖像平移時(shí)，顯示屏邊緣會(huì)產(chǎn)生空洞及信息丟失的問(wèn)題。而拉伸方法同樣會(huì)導(dǎo)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(huì)消失掉一部分。進(jìn)而為了消除圖像變形提出精細(xì)視差調(diào)節(jié)方法，推導(dǎo)無(wú)形變視差調(diào)節(jié)方法，同時(shí)引入人眼深度可覺(jué)察誤差模型，尋找一種更為符合人眼觀影體驗(yàn)的視差調(diào)節(jié)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)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(shí)現(xiàn):一種無(wú)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(gè)想要調(diào)節(jié)的深度值，既深度變化值DA ；
步驟S02:計(jì)算視差調(diào)節(jié)系數(shù)k=f(DA)；
步驟S03:根據(jù)人眼可察覺(jué)到景深變化的最小誤差閾值SDA=f (V，d)，計(jì)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(jìn)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(jué)察。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述步驟S02中計(jì)算的方式是通過(guò)三角比例關(guān)系和幾何關(guān)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(shí)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(shí)施例中，所述步驟S04后還包括在VLC開(kāi)源播放器上用C++語(yǔ)言在VLC的開(kāi)源代碼中加入濾波模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)方法比較。
在欣賞3D視頻影像的時(shí)候，人們對(duì)3D視頻的要求也在提高，既要觀賞到逼真豐富的畫(huà)面，又要保證人眼的舒適度，不會(huì)導(dǎo)致視覺(jué)過(guò)度疲勞，乃至損傷眼睛。通過(guò)視差調(diào)節(jié)技術(shù)可以更好地滿足用戶對(duì)深度感體驗(yàn)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(guò)仿射變化方法解決視差調(diào)節(jié)后物體形變的問(wèn)題，并引入最小形變可察覺(jué)范圍，通過(guò)假設(shè)原始深度的統(tǒng)計(jì)模型，把形變大小控制在最小形變可察覺(jué)范圍內(nèi)，在復(fù)雜度與形變程度上作出適當(dāng)?shù)钠胶狻Ｗ詈?，通過(guò)建模分析和VLC播放器集成實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明相比傳統(tǒng)方法形變程度降低超過(guò)50%，立體視覺(jué)主觀效果更好，對(duì)于高清視頻方法效率提高48%。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
圖1是正視差與景深關(guān)系圖。
圖2是成像物體在左眼右側(cè)時(shí)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(kù)的程序流程圖。
圖6是優(yōu)化后的程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
為了消除視差調(diào)整過(guò)程中引起的立體圖像形變問(wèn)題，本發(fā)明提出無(wú)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(jìn)行分析:1)、確定一個(gè)想要調(diào)節(jié)的深度值，既深度變化值DA ;2)、計(jì)算視差調(diào)節(jié)系數(shù)k=f(DA) ;3)、根據(jù)人眼可察覺(jué)到景深變化的最小誤差閾值SDA=f(v，d)，計(jì)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(jìn)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(jué)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(yàn)證本發(fā)明方法的有效性。下面我們主要針對(duì)后四個(gè)步驟進(jìn)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(diǎn)和H點(diǎn)分別是左右眼圖像的相同對(duì)象在顯示屏上的像點(diǎn)，GH的值即是視差，E點(diǎn)是G點(diǎn)和H點(diǎn)在人眼視覺(jué)感知中形成的立體影像點(diǎn)。由于圖1的成像點(diǎn)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(guān)系可得:
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)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(gè)想要調(diào)節(jié)的深度值，既深度變化值DA ； 步驟S02:計(jì)算視差調(diào)節(jié)系數(shù)(DA)； 步驟S03:根據(jù)人眼可察覺(jué)到景深變化的最小誤差閾值SDA=f (V，d)，計(jì)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(jìn)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(jué)察。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)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(jì)算的方式是通過(guò)三角比例關(guān)系和幾何關(guān)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(wú)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(kāi)源播放器上用C++語(yǔ)言在VLC的開(kāi)源代碼中加入濾波模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)方法比較。
【文檔編號(hào)】H04N13/00GK103841403SQ201410088342
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)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(chéng)棟, 李亞格, 吳宇笙, 楊秀芝, 陳建 申請(qǐng)人:福州大學(xué)