不同照明环境下2D/3D显示视疲劳研究

为比较不同照明环境下观看2D和3D视频所产生的视疲劳的差异,采用主观问卷和客观测量两种方法进行实验研究。主观问卷结果表明,在4种实验条件下,被试产生了明显的视疲劳;客观视觉参量测量结果显示,两种照明环境下,CFF、NRA和PRA值在实验之后下降显著（p<0.01）,且LED照明环境下CFF值的下降更大。照明对CFF影响的显著性水平为0.038,其他各项参数在两种电影版本和两种照明环境下均没有显著性差异。结果表明,实验之后主客观的疲劳均显著增加,但没有证据表明观看3D视频比观看2D视频更易产生视疲劳。     

基于多种眼动行为的裸眼3D显示视觉疲劳评估方法

在裸眼3D立体视频观看中，由于存在辐辏调节的矛盾，观看者会产生诸如眩晕、呕吐等视疲劳症状，尤其在医疗、A/VR等场景下，3D视频观看通常为任务驱动，眼动行为由于受到主观控制，单一的眼动特征很难准确评估视觉疲劳，更无法得到视疲劳等级，导致视疲劳无法及时被发现，从而造成不可预估的损失。针对以上问题，本文提出了一种基于多种眼动行为的3D视疲劳等级评估模型，旨在观看3D内容时，通过对注视、扫视、眨眼等眼动行为进行建模分析，得到实时视疲劳等级。本文采用主客观相结合的方法进行实验：受试者观看3D内容，实验人员记录受试者主观打分并利用眼动仪提取受试者客观眼动行为；通过进行相关性分析，探究任务驱动下能够表征3D视疲劳的各种客观眼动行为；利用神经网络建立基于16种眼动行为的视疲劳四等级评估模型。模型对3D视疲劳等级的预测准确率达到82%，证明了模型的有效性。     

柱透镜光栅3D显示器的视差范围与立体观看视疲劳的关系

过大的视差取值是产生柱透镜光栅3D显示器立体观看视疲劳的主要因素之一。基于人眼瞳孔直径随着立体观看视疲劳程度的增加而递增这一生理机理,本文建立了一个瞳孔直径的测量装置,可在观看者观看立体图像的同时记录观看者的瞳孔变化,从而客观评价观看者的立体观看视疲劳程度,并通过与观看者的主观评价相结合,得出不同视差大小下的立体观看视疲劳程度。实验结果表明,当视差在-0.2°～0.2°范围内时,观看者没有明显的立体观看视疲劳,可将该范围确定为观看舒适的视差范围。     

优势眼在光栅3D显示中的影响

本文研究了优势眼在自由立体显示中的影响。本实验选取25位右视眼大学生和25位左视眼大学生作为观看者,他们都对新技术比较感兴趣,志愿参加体验观看光栅3D显示器并且经过了相应的锻炼。实验中让观看者左右移动自然观看光栅3D显示器播放的立体视频,并实时记录主观感受以及相应位置,同时使用指南针测量记录双眼与显示器平面所成角度,获得的数据用于分析优势眼在光栅3D显示中的影响,分析结果表明优势眼先经过跳变区域的观看者感受到跳变明显,不同优势眼观看者在观看区域内同一位置观看的主观感受以及观看角度存在差异,且越靠近边缘越明显。本文所分析的优势眼对观看者观看立体显示存在的影响为自由立体显示器的进一步发展提供参考。     

自由立体显示器观看视疲劳

光栅式自由立体显示器具有性能优良的特点,是目前有很好应用前景的一类重要立体显示器,但由于它存在观看视疲劳问题而限制了其广泛应用.文章从分析立体显示视觉原理入手,系统阐述了引起自由立体显示器观看视疲劳的生理和立体显示器性能不佳两大原因,并提出相应的改善方法.该研究工作将对光栅式自由立体显示器的进一步研究和应用开发具有一定指导意义.     

基于视觉显著性图的立体图像视疲劳评价

随着立体显示技术的飞速发展,立体图像带来的视疲劳问题引发了人们的广泛关注.视觉显著性区域决定着立体图像的性质,而双目视差和观看时间是影响立体图像视疲劳程度的两个重要因素.为了评价观看立体图像后产生的视疲劳,提出了立体图像视疲劳的评价模型.该模型基于视觉显著性图,根据视差和观看时间得到对立体图像视疲劳的评价.生理心理实验表明,该模型预测结果的可靠率到达了93％以上,依据该评价模型可由视差和观看时间快速、准确地评价立体图像视疲劳,为立体图像视疲劳的评价及立体图像的改进提供了依据.     

基于Unity3D的可变视点数立体图像合成算法

针对当前自由立体3D显示器的最佳观看距离固定和无法灵活调的等问题,本文在Unity3D平台上采用Cg语言编程,提出了可变视点数立体图像合成算法。该算法根据最佳观看距离与视点数之间的关系,调整光栅截距对应的像素点,实现了通过灵活改变视点数来改变自由立体3D显示的最佳观看距离。实验结果表明,通过此算法合成的立体图像可以调整显示的最佳观看距离,并且实验测得的视点数与计算所得的视点数误差较小。图像串扰较低、合成效率高,使观看者能在不同距离都能舒适观看立体图像。     

使用EEG分析水平视差对3D图像舒适性的影响

水平视差是影响3D 图像舒适性的重要因素之一。采用不同等级水平视差的3D 图像作为刺激信号,通过记录被试者的EEG 反应信号,提取出被试者观看不同等级水平视差3D 图像的ERP 波形;同时记录被试观看这一系列3D 图像舒适性体验的行为数据,并计算其舒适性检测率。通过EEG信号分析可见,无论在交叉或者非交叉水平视差情况下,3D 图像水平视差舒适范围在45'以内;水平视差在45'~75'时,交叉视差3D 图像ERP 波形280 ms 附近的幅值与不舒适的程度相关,非交叉视差3D 图像ERP 波形250 ms 附近的幅值与不舒适程度相关;检测率曲线结果和主观评价结果显示:3D图像水平视差的舒适性范围在45'以内,水平视差在45'~75'时,3D 图像不舒适程度随着视差的增加而增大。结果表明:EEG 分析、检测率曲线和主观评价结论一致,因此,可以使用EEG 分析水平视差对3D 图像舒适性的影响。     

3D电视视差舒适度客观评价

视差是双目立体视觉的重要研究方向,也是影响人眼观看3D电视舒适度的重要因素,本文阐述了双目立体视觉和视差的概念、约束条件,介绍了3D电视视频图像质量评价的方法、发展以及相关标准,最后分析视差舒适度客观评价的相关算法,并通过实验对比各种算法的提取精度和效果,设计和实现3D电视视差舒适度客观评价软件。     

基于偏振光栅的一维集成成像双视3D显示

为了解决视区分离的问题,设计了一种基于偏振光栅的一维集成成像双视3D显示器,建立了3D成像模型,详细阐述了一维集成成像双视3D显示的原理;通过几何光学推导视区宽度以及观看视角的计算公式;研制了基于偏振光栅的一维集成成像双视3D显示测试装置,在左18°到右18°的范围内,通过左偏振眼镜和右偏振眼镜在同一视区内分别观看到两个不同的3D图像。     

视差与空间频率对自由立体显示器观看舒适度的影响

观看舒适度是评价自由立体显示器性能的重要指标。立体图像的视差和空间频率影响人眼的感知深度,从而对观看舒适度有重要作用。本文采用3DS MAX三维建模软件和Photoshop图像处理软件得到不同视差和空间频率的立体图像,通过观看舒适度的客观度量结合主观评价确定视差及空间频率与观看舒适度的关系,得出观看舒适度较高时的视差范围和与之相对应的空间频率范围。实验表明,立体图像低空间频率所致的模糊可以增加观看舒适度。     

Repeated vergence adaptation causes the decline of visual functions in watching stereoscopic television

To evaluate visual fatigue when viewing stereoscopic TV, a technology expected to become the broadcasting display system of the future. Wide public acceptance of stereoscopic TV awaits resolution of many issues, including visual fatigue on viewing TV images. Visual fatigue was induced using a visual function simulator, consisting of prism and lens optical systems, while viewing stereoscopic TV. We assessed subject visual fatigue through subjective reports of symptoms and by the changes in visual functions. These functions included: viewer B [Js fusional break point, recovery point, accommodation step response, and visual evoked cortical potentials (VECP)]. Significant changes of some visual functions were found after watching simulated stereoscopic TV when the vergence load was heavy or when it changed over time; relative vergence limits decreased and the latency of VECP increased after watching, reflecting visual fatigue. After subjects rested, relative vergence limits recovered to pre-viewing levels. Our findings lead us to conclude that, aside from excessive horizontal binocular parallax, discontinuous changes in parallax is also a major factor that contributes to visual fatigue in the viewing of stereoscopic images. It also causes a decreased range of relative vergence, accommodation response, and a delay in the P100 latency of VECP.     

基于棱镜反射光栅的低串扰自由立体投影显示方法

为解决传统柱透镜自由立体投影显示中像差和视几何引起的串扰和视点数受限问题,基于回归反射,提出了一种棱镜反射光栅自由立体投影显示方法。通过分析其3D成像的原理,对棱镜反射光栅自由立体投影显示进行仿真,发现该方法在水平视宽相同的条件下,视场照度是柱透镜光栅投影的10倍,而其串扰比是柱透镜光栅投影的1/5,且不存在次视区。制作了棱镜反射光栅屏,并搭建系统进行实验,验证了棱镜反射光栅自由立体投影显示方案的可行性。     

A 3D video visual comfort evaluation method on the consistency of accommodation and convergence

With the development of three-dimensional (3D) technology, visual fatigue problems in 3D video have got more attention. In this paper, we combine the human vision characteristics and depth perception theory, and propose a 3D video visual comfort evaluation method on the consistency of accommodation and convergence, which evaluates the visual comfort from the quantitative perspective under different horizontal disparities and viewing distances. The experimental results show that the proposed evaluation method exhibits good consistency with the subjective assessment results. This work has been supported by the National Natural Science Foundation of China (No.61271315). E-mail:kanbc15@mails.jlu.edu.cn      

多视点三维投影显示系统

许多人都认为自动分光立体显示技术将使得家庭视觉体验朝着更自然、更逼真的方向发展.为了营造更逼真、更刺激的 VR 效果,屏幕越大越好.本文旨在详细介绍运用在 3D 显示的多视点三维投影系统.三维图像方法的原理是视差的深度暗示.采用的方法的视差不是由于使用特殊光学眼镜或者是特殊的光学头盔作为观察光学图像形成区域而引起的.实验装置系统包括暗箱组、PC 组和一个多视点三维显示器.采用了透镜、视差栅栏来制作空间多元多视角的自动分光立体显示器.使用投影仪来模拟分光图像对.这种自动分光显示屏幕的优点在于:容易按比例放大;低成本;投影仪和屏幕间不需要精确对准.本文还研究了该屏幕的制作工艺,并给出了实验结果.     

基于柱面光栅的液晶三维自由立体显示

根据双目视差原理和柱面光栅的分光特性研制了液晶三维自由立体显示器.该立体显示器由二维平板液晶显示器和柱面光栅有机耦合而成.采用九个视差图实现了三维静态、动态和视频的显示效果.一个19英寸的立体显示器具有相对应的平面显示器相同的亮度、对比度和色彩,其分辨率在垂直和水平方向都有合理的下降.该立体显示器的观看距离是(1000±500)mm,视角为 90°,可供多人不戴立体眼镜就能自由观看立体图像.     

Multi-layer fusion network for blind stereoscopic 3D visual quality prediction

Stereoscopic 3D (S3D) visual quality prediction (VQP) is used to predict human perception of visual quality for S3D images accurately and automatically. Unlike that of 2D VQP, the quality prediction of S3D images is more difficult owing to complex binocular vision mechanisms. In this study, inspired by the binocular fusion and competition of the binocular visual system (BVS), we designed a blind deep visual quality predictor for S3D images. The proposed predictor is a multi-layer fusion network that fuses different levels of features. The left- and right-view sub-networks use the same structure and parameters. The weights and qualities for the left- and right-view patches of S3D images can be predicted. Furthermore, training patches with more saliency information can improve the accuracy of prediction results, which also make the predictor more robust. The LIVE 3D Phase I and II datasets were used to evaluate the proposed predictor. The results demonstrate that the performance of the proposed predictor surpasses most existing predictors on both asymmetrically and symmetrically distorted S3D images.