一种基于人眼特性的自适应裸眼3D视差调节方法技术

本发明专利技术涉及3D显示技术领域，尤其涉及一种基于人眼特性的自适应裸眼3D视差调节方法。本发明专利技术包括步骤：a.根据双目裸眼3D人眼融合区特性，确定3D对象成像景深范围；b.根据3D对象景深关系，计算符合人眼特性的3D图像视差范围；c.对双目3D视频进行立体匹配，计算双目3D视频图像的视差；d.根据符合人眼特性的视差范围及双目3D视频图像实际的视差关系，对双目3D视频图像视差进行动态调整；e.对动态调整后的双目3D视频图像进行处理，并结合双目裸眼3D显示特性对3D图像进行合成。该方法通过双目裸眼3D人眼融合区特性确定符合人眼特性的3D图像视差范围，通过立体匹配计算结果，实时对双目3D视频图像视差进行动态调整，可有效解决双目裸眼3D显示技术中由于3D视差过大而造成的重影问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
融合区，相反超出该区域将产生复视，不能被准确感知到深度。
[0012]假设左、右眼中心点离双目裸眼3D显示设备的观看距离为D，人眼瞳孔直径为E，通常为0.4cm，η为人眼的视锐度，通常η＝2.907
×
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‑4cm，为保证3D图像的融合，人眼看到的 3D对象景深Z满足的关系为：
[0013][0014]作为进一步优化，特征b中所述根据3D对象景深关系，计算符合人眼特性的3D图像视差范围，基于双目裸眼3D显示成像原理，假设双眼的间距为e，左、右眼中心点离双目裸眼3D显示设备的观看距离为D，观看者看到的负视差点为A，正视差点为B，P
a
和P
b
为点A 和点B在双目裸眼3D显示设备上的视差大小，Z
a
和Z
b
为观看者看到的点A和点B的景深，根据几何关系，则有：
[0015][0016][0017]由于B点为正视差点，其值为负，则可把这两种关系合并为：
[0018][0019]其中Z为人眼看到的3D对象景深，d为某点在双目裸眼3D显示设备上的视差的绝对值，则有如下关系：
[0020][0021]继续简化有如下关系：
[0022][0023]则可以判定当3D对象出屏时，符合人眼特性的3D图像最大的正视差为：
[0024][0025]当3D对象入屏时，符合人眼特性的3D图像最大入屏的负视差为：
[0026][0027]作为进一步优化，特征c中所述对双目3D视频进行立体匹配，计算双目3D视频图像的视差，立体匹配的目的是确定左右两幅图像中的每一对匹配点，从而获得视差图。首先计算匹配代价，将匹配点视为待匹配图像视差搜索范围内与原始图像上指定像素点最为相似的像素，匹配代价越小，两点间的相似性越高。假设d为左图中参考点p与右图中当前参与匹配代价的待匹配点的视差，则p点的匹配代价为：
[0028][0029]其中C
Census
和C
SAD
分别表示Census变换和灰度平方差(SAD)的匹配代价，β、λ
Census
、
λ
SAD
为联合匹配代价中的权重。
[0030]由于单像素计算得到的匹配代价结果较为简单，为提高匹配精度，需进一步对确定更优的匹配点，采用十字交叉邻域窗口的聚合方法，可得到像素点p在W
p
滤波区域下的匹配聚合代价为：
[0031][0032]其中，q为左图中参考点p与右图中当前参与匹配代价的待匹配点，W为W
p
区域内的像素点个数。
[0033]选择在W
p
区域内的最小视差作为初始视差，则有：
[0034][0035]其中d
min
和d
max
为立体匹配设定的视差窗口范围。
[0036]再选择邻域范围内统计频率最高的视差值作为p点的最优视差：
[0037][0038]其中hist(p,W
p
)为p点的邻域W
p
内视差的统计频次。
[0039]通过对图像所有点的立体匹配，可得到左右3D视频图像第i帧正视差的最大值及负视差最大值
[0040]作为进一步优化，特征d中所述根据符合人眼特性的视差范围及双目3D视频图像实际的视差关系，对双目3D视频图像视差进行动态调整，假设左右双目3D视频的总体分辨率为 mxn，则独立的左、右两路图像分辨率为(m/2)xn，假设双目裸眼3D显示终端的分辨率为MxN，虽然每路图像只有1/2的像素参与最终成像，但为提高裸眼3D显示的清晰度，需对分割后的左、右两路图像分辨率分别缩放至MxN。如果左右3D视频图像第i帧正视差的最大值或则将右路图像像向左偏移个像素，其中为计算数值的下取整；当或时，其符合人眼特性的3D图像视差范围，则无须对右路图像进行偏移。
[0041]作为进一步优化，特征e中所述对动态调整后的双目3D视频图像进行处理，并结合双目裸眼3D显示特性对3D图像进行合成，在特征d中，当左右3D视频图像第i帧正视差的最大值或将右路图像像左偏移个像素，这时会在右路图像的右侧区域产生黑边，为消除3D显示边界的黑边现象，对右路图像上下边界均裁掉个像素，然后将右路裁边的图像缩放到MxN；为保持左右路图像大小的一致性，对左路图像上下两边分别裁掉个像素，再对其左右两边裁
掉个像素，然后将左路裁边的图像缩放到MxN。
[0042]当或时，其符合人眼特性的3D图像视差范围，无须对左右路图像的进行裁边缩放。
[0043]按照双目裸眼3D子像素映射矩阵的计算公式为：
[0044][0045]其中，X为一个光栅周期在水平方向上覆盖RGB子像素的个数，(k,1)为RGB子像素的坐标位置，α为光栅轴相对于LCD显示屏垂直轴的倾斜夹角，k
off
表示2D显示屏左上边缘与光栅单元边缘点的水平位移量，N
tot
表示总视点个数，也就是参与合成的视差图像数量。根据上式可计算出2D显示屏上的每个子像素的灰度值应该取自于哪幅视差图像的相应坐标位置的灰度值。
附图说明
[0046]图1是本专利技术一种基于人眼特性的自适应裸眼3D视差调节方法流程示意图；
[0047]图2是本专利技术中双目裸眼3D显示Panum融合区示意图；
[0048]图3是本专利技术中双目裸眼3D显示像素点的景深示意图；
[0049]图4是本专利技术右路图像偏移示意图；
[0050]图5是本专利技术左、右路图像裁边缩放示意图。
具体实施方式
[0051]下面结合附图和具体的实施方式对本专利技术作进一步详细的描述。
[0052]本专利技术实施例提供了一种基于人眼特性的自适应裸眼3D视差调节方法，参照图1，图1 为本专利技术一种基于人眼特性的自适应裸眼3D视差调节方法的流程示意图。
[0053]本实施例中，所述基于人眼特性的自适应裸眼3D视差调节方法包括以下步骤：
[0054]步骤S10：根据双目裸眼3D人眼融合区特性，确定3D对象成像景深范围。
[0055]需要说明的是，根据3D显示Panum融合区理论，当双眼注视空间中某一点时，只有该注视点及注视点周围一定范围内的物体可形成双目单视，能够准确感知到深度，这一范围被称为Panum融合区，相反超出该区域将产生复视，不能被准确感知到深度。参照图2，图2 为本专利技术实施例方案涉及的本专利技术中双目裸眼3D显示Panum融合区示意图，其中201两条虚拟间的区域为双目裸眼3D人眼融合区，人眼在此区域可进行3D图像的正确合成；在此区域外的其他区域由于超过人眼3D图像的成像范围，人眼不能对3D图像进行融合，会产生比较严重的重影或不能看到正确的3D效果。
[0056]进一步地，假设左、右眼中心点离双目裸眼3D显示设备的观看距离为D，人眼瞳孔直径为E，通常为0.4cm，η为人眼的视锐度，通常η＝2.907
×
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人眼特性的自适应裸眼3D视差调节方法，其特征包括：a.根据双目裸眼3D人眼融合区特性，确定3D对象成像景深范围；b.根据3D对象景深关系，计算符合人眼特性的3D图像视差范围；c.对双目3D视频进行立体匹配，计算双目3D视频图像的视差；d.根据符合人眼特性的视差范围及双目3D视频图像实际的视差关系，对双目3D视频图像视差进行动态调整；e.对动态调整后的双目3D视频图像进行处理，并结合双目裸眼3D显示特性对3D图像进行合成。2.如权利要求1所述的一种基于人眼特性的自适应裸眼3D视差调节方法，其特征在于：特征c中所述对双目3D视频进行立体匹配，计算双目3D视频图像的视差，立体匹配的目的是确定左右两幅图像中的每一对匹配点，从而获得视差图。首先计算匹配代价，将匹配点视为待匹配图像视差搜索范围内与原始图像上指定像素点最为相似的像素，匹配代价越小，两点间的相似性越高。假设d为左图中参考点p与右图中当前参与匹配代价的待匹配点的视差，则p点的匹配代价为：其中C
Census
和C
SAD
分别表示Census变换和灰度平方差(SAD)的匹配代价，β、λ
Census
、λ
SAD
为联合匹配代价中的权重。由于单像素计算得到的匹配代价结果较为简单，为提高匹配精度，需进一步对确定更优的匹配点，采用十字交叉邻域窗口的聚合方法，可得到像素点p在W
p
滤波区域下的匹配聚合代价为：其中，q为左图中参考点p与右图中当前参与匹配代价的待匹配点，W为W
p
区域内的像素点个数。选择在W
p
区域内的最小视差作为初始视差，则有：其中d
min
和d
max
为立体匹配设定的视差窗口范围。再选择邻域范围内统计频率最高的视差值作为p点的最优视差：其中hist(p,W
p
)为p点的邻域W
p
内视差...

【专利技术属性】
技术研发人员：李万钟，
申请(专利权)人：九州眼科技成都集团有限公司，
类型：发明
国别省市：