一种用于测量立体视觉舒适度的系统及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于三维立体显示质量评价技术，具体涉及了用于估算因观看立体内容而引起的视觉舒适度的软硬件系统，以及相应的操作方法。
【背景技术】
[0002]目前，立体显示技术在许多领域得到越来越多的应用。但由于技术和成本的限制，立体显示技术的发展受到很多阻碍。这些问题的存在使得人们不便长期观看立体显示，更不利于一些特殊人群，如小孩观看；这不仅严重影响用户体验，也制约了三维显示技术的发展，及其相关产品的应用普及。其中，一个很重要的因素是:3D显示的成像原理和人的视觉系统工作机制存在冲突，降低了观看者的视觉舒适度。因此，立体显示观看过程中的视觉舒适度问题成为研究的热点。
[0003]目前的立体显示视觉舒适度数据检测方法主要有主观测量和客观测量两种。前者是让观看者在观看之后主观表述观看不适感的程度，或者完成一些相关的问卷；后者主要是通过测量与视觉舒适度相关的一些生理指标，来间接反映视觉舒适度的程度。这两类方法都各有一些局限性，不过目前为止主观方法仍然是更加成熟、被更广泛接受的方法。
[0004]为了解决上述问题，本发明提出了一套用于测量立体视觉舒适度的系统及方法，该系统提供了进行视觉舒适度测量所需的硬件布局、软件系统以及测量方法。通过本系统及方法，能够简单快速地定量测量不同立体内容之间的相对舒适度，以及连续观看时的舒适度累积效果，可用于检测立体显示内容，以及指导制作舒适的立体资源等。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种用于测量立体视觉舒适度的系统及方法，用于检测人们在观看三维立体显示内容时的视觉舒适度。本系统及方法能够将多个视觉刺激集成起来，构成相对比较的刺激对，或者连续观看的完整视频，并且还能够同时采集用户观看过程中的主观评价结果。
[0006]本发明的技术方案为:
[0007]—种用于测量立体视觉舒适度的方法，其步骤为:
[0008]I)从待测立体资源中选取若干视觉刺激单元，并将其分别与设定的基准视觉刺激单元进行组合，得到若干个刺激对；
[0009]2)在三维立体显示器上播放所述刺激对，并在播放时采集用户的主观打分数据和客观指标数据；
[0010]3)根据采集得到的结果计算该待测立体资源的视觉舒适度。
[0011]进一步的，所述客观指标数据的采集方法为:采用用户观看播放时的眼部画面，然后从该眼部画面中提取用户的眼动信息，根据提取的眼动信息确定所述客观指标数据。
[0012]进一步的，所述步骤2)中，对每对刺激分别以正反两种顺序呈现，且在播放两相邻两刺激对之间播放一设定的过渡画面。
[0013]—种用于测量立体视觉舒适度的系统，其特征在于，包括视觉刺激集成子模块131和相对舒适度评价子模块132，观看内容呈现模块120 ;其中，
[0014]视觉刺激集成子模块131，用于从待测立体资源中选取若干视觉刺激单元，并将其分别与设定的基准视觉刺激单元进行组合，得到若干个刺激对；
[0015]观看内容呈现模块120，用于在三维立体显示器上播放所述刺激对；
[0016]相对舒适度评价子模块132，用于根据在三维立体显示器上播放所述刺激对时采集的主观打分数据和客观指标数据，计算该待测立体资源的视觉舒适度。
[0017]进一步的，还包括一连续观看内容集成子模块141，用于从所有需要进行连续观看的视觉刺激中进行随机选择，并集成为可以连续观看的完整视频；一累积舒适度评价子模块142，用于根据在三维立体显示器上播放所述完整视频时采集的主观打分数据和客观指标数据，得到累积视觉舒适度和舒适度变化趋势。
[0018]进一步的，所述完整视频的内容包括立体视频和平面视频，当首先呈现的是立体视频时，则后续呈现的为平面视频；反之，当首先呈现的是平面视频时，则后续呈现的为立体视频。
[0019]进一步的，所述完整视频中还集成了三个过渡视频，分别出现在该完整视频的开头、中部和末尾。
[0020]进一步的，所述客观指标数据的采集方法为:采用用户观看播放时的眼部画面，然后从该眼部画面中提取用户的眼动信息，根据提取的眼动信息确定所述客观指标数据。
[0021]进一步的，所述观看内容呈现模块120对每对刺激分别以正反两种顺序呈现，且在播放两相邻两刺激对之间播放一设定的过渡画面。
[0022]本发明中的视觉舒适度检测系统包括硬件和软件两大部分。
[0023]系统中需要用到的硬件包括计算机、红外摄像机、红外光源、视觉舒适度主观打分装置等设备和仪器。在用户观看显示器上播放的三维内容的过程中，红外摄像机(结合红外光源使用)全程录制用户的眼部画面，并通过主观打分装置来记录视觉舒适度。
[0024]系统中的软件则能够把测量的整个过程集成为无缝的流程。包括:对用户的检查、筛选、培训，三维内容的显示、主观评价的记录、结果数据存储等功能。其中，三维内容既包括图片也包括视频，主观评价既包括视觉舒适度的总体评分，也包括多项更具体的症状评价。
[0025]由于本系统的操作既包括软件的运行，也包括仪器设备的使用，因此本发明设计了一套操作方法来配合软硬件系统，能够在软件系统的运行过程无缝集成为完整的测量流程。
[0026]与现有技术相比，本发明具有下列有益效果:
[0027]首先，本发明通过软件系统和操作方法相结合，将整个测量过程无缝集成，显著提尚了易用性。
[0028]其次，本发明设定的流程中，用户通过观看软件系统中提供的培训演示，即能很快掌握每个步骤，大大提高测量效率。
[0029]最后，系统支持结果数据的规范化存储，便于后续进一步的分析和使用。
【附图说明】
[0030]图1本系统的软件架构图；
[0031]图2相对比较流程图；
[0032]图3相对舒适度分值；
[0033]图4连续观看视频的集成结构；
[0034]图5连续观看流程图；
[0035]图6即时舒适度分值。
【具体实施方式】
[0036]为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的详细描述。
[0037]本发明公开了一套针对观看三维立体显示内容的视觉舒适度检测系统和方法，该系统提供了进行视觉舒适度检测所需的硬件布局、软件系统以及检测方法，能够简单快速地定量测量观看立体显示所造成的视觉舒适度并基于主观评价进行结果验证。
[0038]本发明将实验设备布置在空间足够的房间中进行，且房间内的湿度，温度和光照均可使用平常的室内环境状态。为了保证用户的视觉状态良好，建议将测量安排在上午九点和下午两点进行；因为前期对受试者的采访表示在这两个时间段，他们的眼睛刚刚得到较好的休息，视觉状态为一天中较为良好的时候。当然，在条件一致的前提下，或者仅仅出于试验的目的，也可以安排在其它时间进行。
[0039]实验需要采用计算机的显示器来显示三维内容，包括三维视频以及过渡画面等。该显示器可以是各种类型的三维显示器，比如:红蓝立体显示器、偏光立体显示器、频闪式立体显示器、裸眼立体显示器、红蓝立体投影屏、偏光立体投影屏、频闪式立体投影屏、裸眼立体投影屏等。用户坐在到显示器一定距离的位置上，该位置以及用户的视线方向在测量开始前可以微调，从而获得合适的观看距离和角度。当采用红蓝立体显示器、偏光立体显示器、频闪式立体显示器、红蓝立体投影屏、偏光立体投影屏、频闪式立体投影屏等显示设备进行观看时，用户需要佩戴相应的红蓝眼镜、偏光眼镜或者频闪式眼镜等。
[0040]实验还需要用到一台红外摄像机来记录观看全过程中用户的眼部画面；这些画面后续将用于从中提取用户的眼动信息，具体来说即用户的眨眼频率和闭眼时长，由系统自动提取；该信息能够做为反映视觉舒适度的客观指标。为了能够提高后续处理结果的精确度，通常要求摄像机具有较高的空间分辨率和较高的帧率。
[0041]红外摄像机所需的红外照明由一个红外光源提供。为了能够获得足够清晰的成像，同时又不对用户的眼睛产生负面影响，红外光源的强度应该调节到适当的范围。
[0042]用户在观看过程中对视觉舒适度的主观评分通过舒适度主观打分装置来采集。其使用方法与专利《一种三维立体显示资源的视疲劳检测系统和方法》(申请号:201410019363X)所述的主观视疲劳连续打分装置使用方法类似。
[0043]本发明中的软件系统为整个测量操作提供了集成框架和各种运行模块，其架构图如图1所示，可划分为表现层、应用层和数据层三大部分。当采用本发明来进行实验时，处理流程如下:首先，选取或创建实验所需的资源(比如:过渡图片、刺激对和完整连续视频)；然后，根据实验的及需要组织和安排资源的相对顺序，并进行播放；接下来，在播放的过程中同时采集主观打分数据和客观指标数据；最后，根据采集得到的结果即可了解视觉舒适度的程度和变化趋势等。
[0044]表现层包括两个模块:培训演示模块110和观看内容呈现模块120。
[0045]其中，培训演示模块110又包括操作过程演示子模块111和操作过程练习子模块112。操作过程演示子模块111以视频教程的方式播放并演示测量操作的完整流程，用户仔细观看完该演示之后，即可对整个测量过程建立直观的印象和理解。操作过程练习子模块112同样以视频教程的方式播放并演示各种仪器的使用方法，包括:视