专利名称：一种影响立体图像舒适度的归一化对比度范围的测定方法
技术领域：
本发明涉及立体图像舒适度评价和立体图像处理领域，特别涉及一种影响立体图像舒适度的归一化对比度范围的测定方法。
背景技术：
随着平面图像压缩、传输和显示技术的日渐成熟，立体成像技术逐渐成为国内外的研究热点。该技术主要包括立体图像的生成、传输、压缩和显示等内容，由于立体图像可以提供自然景物的空间深度信息，再现真实场景，使观看者产生身临其境的感受，因此立体成像技术必将成为今后信息技术和图像显示技术发展的趋势。然而，长时间观看立体图像会不同程度的引起人类视觉的不舒适(例如:视觉疲劳、眼调节下降、眼表症状及眼外症状坐、[I]
近年来，关于立体图像观看舒适度的研究逐渐成为国内外专家学者研究的课题。
在国外，HosikSohn研究了视差对立体图像观看舒适度的影响，并提出基于人眼视觉模型的立体深度感知舒适度评价方法[2]。Marc Lambooij及Wijnand IJsselstei jn等人认为立体显示技术的应用普及受视觉舒适度和立体显示设备两方面的制约，同时通过实验将影响立体图像观看舒适度的主要因素归纳为:双目视觉生理异常、视图不匹配、调节会聚不协调及双目视差过大，其中视图不匹配包括几何特性不匹配(平移、旋转和放大等)和过滤特性不匹配(亮度、色度、对比度和串扰等)[3]。Frank L.Kooi及Pieter J.H.Seuntiens等人也通过实验定性研究了包括亮度、对比度、色度、视差和串扰等因素对视觉舒适度的影响，实验结果表明，只要上述因素的不匹配程度超过一定门限，就会严重降低立体图像的视觉舒适度[4’5]。Wa James Tam将影响立体图像舒适度的主要因素归纳为:调节与会聚矛盾、视差分布、双目不匹配、深度不一致及认知矛盾五个方面。不同年龄、不同个体之间在观看相同的立体图像或视频时，视疲劳及视觉不舒适程度有所不同[6]。Hao Pan等人根据人眼视觉调节会聚的匹配模型，通过视差信息、观看条件及成像特点等预测观看立体图像不舒适和视觉疲劳的程度，并提出一种算法减小观看立体图像的不舒适和视觉疲劳程度，该算法实现了视差估计、阻塞检测、视差调整和视图合成等多种功能[7]。国际标准化组织(Internationnal Organization for Standardization,简称 ISO)曾发行关于立体图像和视频安全性的文件IWA3:1mage safety,在文件中阐述双眼差异过大的立体图像和视频可能引起眼疲劳或诱发眼病[8]。
在国内，杨蕾结合人眼视觉系统(Human Visual System,简称HVS)特性,研究了亮度、色度、对比度和分辨率等因素对双目立体图像的影响，实验结果表明:单幅视图对比度减小时对立体图像的立体感、舒适度以及与原始图像效果比较影响更大[9]。郭昆、李朝义研究了在亮度对比和等亮度颜色对比条件下，受试者分辨随机点阵立体图的立体视敏度(最小视差)，结果表明，在亮度对比条件下，立体视敏度随对比度的增加而增加_。李小方等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，其中左右视差图像亮度和色度的差异、垂直视差、左右图像的串扰以及莫尔条纹等都可引起立体成像观看的不舒适，并提出相应的改善方法[11]。劳丽娟通过大量主观实验，研究了边缘信息对立体图像舒适度的影响，首次发现当左右视图均去除边缘信息时，合成后的图像与原图相比，图像质量稍有降低，但立体感和舒适度有一定的提古[12]间 O
发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中至少存在以下的缺点和不足:
目前，对于立体图像的舒适度的判定尚无统一的标准，国内外研究大多是从定性方面研究影响立体图像舒适度的各种因素，关于对比度对立体图像舒适度的影响还未有定量的研究成果，因此无法准确判定对比度因素对立体图像舒适度的影响，使得测定方法不稳定、不精确，无法满足实际应用中的需要。发明内容
本发明提供了一种影响立体图像舒适度的归一化对比度范围的测定方法，该方法提出从定量的角度研究对比度因素对双目立体图像舒适度的影响，提高测定方法的稳定性和精确度，详见下文描述:
一种影响立体图像舒适度的归一化对比度范围的测定方法，所述方法包括以下步骤:
(I)分割源立体图像生成源左右视图，将所述源左右视图进行颜色空间转换RGB — YCbCr,并分别提取亮度指标Y，得到源左右视图的灰度图像；
(2)根据四近邻对比度计算方法分别计算源左右视图的灰度图像的对比度值；
(3)根据对比度线性变化公式，选取变化步长为0.2，分别对源左右视图的立体灰度图像进行对比度线性变化处理，分别得到11幅对比度变化的左右灰度视图并分别编号Sn1I,…，Ii1IUnrl,-,ΜΙ，同样根据四近邻对比度计算方法分别计算处理后的灰度图像的对比度值；
(4)对步骤(3)中得到的所述左右灰度视图分别进行颜色空间转换YCbCr — RGB,变换后两两组合每组立体图像可得到121幅待测立体图像；
(5)对所述121幅待测立体图像进行排序，进行主观评价实验，选取524分的图像为满足舒适度要求的立体图像，记录图像的左右编号并根据步骤(2)和(3)的结果计算相应的归一化对比度值；
(6)将满足舒适度要求的立体图像的左视图编号相同的分成一组，统计一组中右视图编号的最大值\_和最小值Hnilin，并记录相应的归一化对比度值，得到四组立体图像舒适归一化对比度匹配图及舒适归一化对比度差异图，对所述四组立体图像舒适归一化对比度匹配图和舒适归一化对比度差异图求平均，得到立体图像归一化对比度综合分段线性拟合直线和归一化对比度差值综合分段线性拟合直线。
步骤(I)中的所述将源左右视图进行颜色空间转换RGB — YCbCr，具体为: "Tl Γ161「65.481 128.553 24.966
Cb =I 128 +1-37.797 ~74.2(B 112.0()() f/。Cr [128 [112.000 -93,786 —18.214 B
步骤(2 )中根据四近邻对比度计算方法分别计算源左右视图的灰度图像的对比度值，具体为:
记中心像素点坐标为(i，j)，该像素点上、下、左、右像素点为中心像素点的四近邻像素点，其坐标分别为:(i，j-1)、(i, j+1)、(1-1, j)、(i+1, j)，将四近邻像素点统一简记为(i’，j’)，则整幅图片的四近邻对比度计算公式如下:
权利要求
1.一种影响立体图像舒适度的归一化对比度范围的测定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (1)分割源立体图像生成源左右视图，将所述源左右视图进行颜色空间转换RGB — YCbCr,并分别提取亮度指标Y，得到源左右视图的灰度图像； (2)根据四近邻对比度计算方法分别计算源左右视图的灰度图像的对比度值； (3)根据对比度线性变化公式，选取变化步长为0.2，分别对源左右视图的立体灰度图像进行对比度线性变化处理，分别得到11幅对比度变化的左右灰度视图并分别编号为H1I,…，Ml、nrl,…，M1，同样根据四近邻对比度计算方法分别计算处理后的灰度图像的对比度值； (4)对步骤(3)中得到的所述左右灰度视图分别进行颜色空间转换YCbCr— RGB，变换后两两组合每组立体图像可得到121幅待测立体图像； (5)对所述121幅待测立体图像进行排序，进行主观评价实验，选取分的图像为满足舒适度要求的立体图像，记录图像的左右编号并根据步骤(2)和(3)的结果计算相应的归一化对比度值； (6)将满足舒适度要求的 立体图像的左视图编号相同的分成一组，统计一组中右视图编号的最大值\_和最小值Hnilin，并记录相应的归一化对比度值，得到四组立体图像舒适归一化对比度匹配图及舒适归一化对比度差异图，对所述四组立体图像舒适归一化对比度匹配图和舒适归一化对比度差异图求平均，得到立体图像归一化对比度综合分段线性拟合直线和归一化对比度差值综合分段线性拟合直线。
2.根据权利要求1所述的一种影响立体图像舒适度的归一化对比度范围的测定方法，其特征在于，步骤(I)中的所述将源左右视图进行颜色空间转换RGB —YCbCr，具体为:
3.根据权利要求1所述的一种影响立体图像舒适度的归一化对比度范围的测定方法，其特征在于，步骤(2)中根据四近邻对比度计算方法分别计算源左右视图的灰度图像的对比度值，具体为: 记中心像素点坐标为(i, j)，该像素点上、下、左、右像素点为中心像素点的四近邻像素点，其坐标分别为:(i, j-1)、(i，j+l)、(i_l，j)、(i+1，j)，将四近邻像素点统一简记为(i’，j’)，则整幅图片的四近邻对比度计算公式如下:
4.根据权利要求1所述的一种影响立体图像舒适度的归一化对比度范围的测定方法，其特征在于，步骤(3)中根据所述对比度线性变化公式，选取变化步长为0.2，分别对源左右视图的立体灰度图像进行对比度线性变化处理，具体为:Out=Average+(In-Average)X (1+ α) 其中，In表示原始像素点亮度值，Average表示整张图片的平均亮度值，Out表示调整后像素点的亮度值，而α表示调整因子,范围为[-1,1]。
5.根据权利要求1所述的一种影响立体图像舒适度的归一化对比度范围的测定方法，其特征在于，所述
全文摘要
本发明公开了一种影响立体图像舒适度的归一化对比度范围的测定方法，涉及立体图像舒适度评价和立体图像处理领域，基于人类视觉系统特性和立体成像技术原理，通过主观评价实验获得了大量的实验数据，由最小二乘分段线性拟合法得到的立体图像舒适归一化对比度匹配图及立体图像舒适归一化对比度差异图可用来评价给定立体图像的舒适与否，最后通过例证进一步验证了两图的普适性，从定量的角度研究了对比度因素对双目立体图像舒适度的影响。
文档编号H04N9/64GK103139598SQ20131008395
公开日2013年6月5日 申请日期2013年3月14日 优先权日2013年3月14日
发明者李素梅, 刘畅, 侯春萍 申请人:天津大学