观看立体图像时视觉疲劳的研究及改进措施

摘要

近年来随着人们对世间事物认知的不断深入，越来越不满足仅从二维图像中进行识别，推理和判断。人们愈来愈重视对立体视的研究，特别是随着计算机技术，现代印刷技术及光学技术等技术的发展，立体视在医学、精密测量、图像艺术、虚拟现实、建筑装饰，电影电视等领域的应用越来越广泛。
　　 与常规的平面图像相比，观看基于视差形成的立体图像虽然具有较强的立体感和沉浸感，但是如长时间观看，可能造成立体感知测试失败，随后诸如头疼、眼睛疲劳、视力模糊、复视甚至是恶心等短期症状，并有可能对人体造成永久性伤害，这也许是立体图像显示技术长期以来不能普及的重要原因之一。导致视觉疲劳的原因有很多，如显示设备的电气性能、显示图像的几何形性歪斜、两眼视差过大及视差的不连续变化和辐辏与焦点调节不一致的矛盾等等。其中，本质原因是辐辏与焦点调节的不一致，与现实中辐辏与焦点调节一致的原理相违背。这种的不一致长期存在，决定了视觉疲劳的不可消除性，但是，通过一定的措施，可以将视觉疲劳减少到可以承受的范围内。
　　 本文在充分了解立体显示技术发展状况，以及体视因素的相关理论知识的基础上，制作出红蓝互补色和自由立体显示器用的立体图像，并提出视觉疲劳因子模型，然后利用制作出的立体图像设计多组实验验证疲劳因子模型。最后，在基于疲劳因子模型和实验数据分析的基础上，提出可以改善观看立体图像时视觉疲劳的措施。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 研究背景

1.2 研究目的及意义

1.3 论文内容

第二章 立体显示技术的发展

2.1 立体显示技术的简介

2.2 立体显示技术的分类

2.2.1 基于视差的立体显示方式

2.2.2 体积型立体显示方式

2.2.3 电子全息立体显示

2.3 立体显示技术的应用

第三章 体视因素

3.1 概述

3.2 生理体视因素

3.2.1 运动视差

3.2.2 辐辏

3.2.3 调节

3.2.4 双眼视差及双眼立体视锐

3.3 心理体视因素

第四章 立体图像的制作

4.1 绘制立体图像

4.2 相机生成立体图像

4.2.1 用普通相机制作立体双图照片

4.2.2 立体相机制作立体双图照片

4.33D软件生成

4.42D/3D变换

4.4.1 变换原理

4.4.22D/3D实时变换

4.4.3 脱机变换

4.5 实验用立体图像的制作

4.5.1 理论

4.5.2 步骤

4.5.3 效果研究

第五章 疲劳因子模型

5.1 生理心理因子

5.1.1 正常情况下的辐辏和焦点调节

5.1.2 观看静态立体图像时辐辏和焦点调节

5.1.3 观看动态立体图像时辐辏和焦点调节

5.1.4 过大的视差和视差不连续变化

5.2 立体图像对因子

5.3 立体显示设备因子

第六章 实验一 视差类型对视觉疲劳的影响的研究

6.1 实验目的

6.2 实验方法

6.2.1 被试

6.2.2 实验材料

6.2.3 实验装置

6.2.4 实验设计与程序

6.3 数据与分析

6.3.1 材料a，b，c，d视差分析

6.3.2 客观作业统计

6.3.3 主观问卷统计

6.4 实验小结

6.4.1 误差分析

6.4.2 总结

第七章 实验二 观看自由立体显示节目时视觉疲劳的研究

7.1 实验目的

7.2 实验方法

7.2.1 被试

7.2.2 实验材料

7.2.3 实验装置

7.2.4 实验设计与程序

7.3 数据与分析

7.3.1 客观作业统计

7.3.2 主观问卷统计

7.4 实验小结

7.4.1 误差分析

7.4.2 与观看红蓝互补色立体图像时主观疲劳症状的比较

7.4.3 与观看红蓝互补色立体图像时立体深度感的比较

7.4.4 总结

第八章 改善观看立体图像时视觉疲劳的途径和措施

8.1 控制观看立体图像的时间

8.2 将辐辏和焦点调节的不一致限定在一定范围内

8.3 避免过大的视差和视差的不连续变化

8.4 立体图像对的最佳匹配

8.4.1 视差类型和程度

8.4.2 图像对融合延迟时间

8.4.3 图像对的尺寸

8.4.4 减小图像噪声

8.5 硬件设备

8.6 利用补正透镜减轻视觉疲劳

8.7 良好的心态和心情减轻疲劳

第九章 总结与展望

9.1 主要的研究成果

9.2 待进一步研究的问题

9.3 展望

参考文献

附 录1

附 录2

附 录3

附 录4

附 录5

附 录6

致 谢

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