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

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。

说明书

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等）^[1]。

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  IJsselsteijn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:Image 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^[10]。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高^[12]。

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：

（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n_l1,…,n_l11、n_r1,…,n_r11，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n_rmax和最小值n_rmin，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(1)中的所述将源左右视图进行颜色空间转换RGB→YCbCr，具体为：

$\left(\begin{array}{c}Y\\ \mathrm{Cb}\\ \mathrm{Cr}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}16\\ 128\\ 128\end{array}\right)+\left(\begin{array}{ccc}65.481& 128.553& 24.966\\ -37.797& -74.203& 112.000\\ 112.000& -93.786& -18.214\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right).$

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)、(i-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：

$C=\underset{\delta }{\Sigma }\delta {((i,j),(i^{\prime },j^{\prime }))}^2{P}_{\delta }((i,j),(i^{\prime },j^{\prime }))$

其中，P_(i,j)表示像素点(i,j)的灰度值，P_(i',j')表示与像素点(i,j)相邻的像素点 (i',j')的灰度值，δ((i,j),(i',j'))=|P_(i,j)-P_(i',j')|表示相邻像素点灰度值的差，P_δ((i,j),(i',j')) 表示相邻像素点间的灰度值的差为δ的像素分布概率，C为计算得出的整幅图片 的对比度数值。

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)×(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]。

所述

$\bar{C}=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{n}_i{c}_{\text{i}}}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{n}_i}$

式中，m表示图像评分等级数，c_i为图像属于第i类对应的分数，n_i为判断 图像属于第i类的被试者人数。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明结合人眼视觉特性从定量角 度研究了对比度因素对双目立体图像舒适度的影响，通过主观评价实验得出了 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，并通过例证进 一步验证其普适性；利用两图不仅可以对不同对比度值的立体图像对的观看舒 适度进行一定判断，而且其准确率和稳定性较高，为立体图像质量评价及立体 显示技术改进发展提供了依据，满足了实际应用中的需要。

附图说明

图1为本发明提供的源立体图像boy.bmp的示意图；

图2为本发明提供的源立体图像door.bmp的示意图；

图3为本发明提供的源立体图像river.bmp的示意图；

图4为本发明提供的源立体图像woman.bmp的示意图；

图5为本发明提供的四近邻对比度计算方法示意图；

图6为本发明提供的立体图像对比度线性变化示意图；

图7为本发明提供的立体图像以步长0.2进行对比度线性变化的示意图；

图8为本发明提供的四组立体图像舒适归一化对比度匹配图的示意图；

图9为本发明提供的四组立体图像舒适归一化对比度差异图的示意图；

图10为本发明提供的归一化对比度综合分段线性拟合直线的示意图；

图11为本发明提供的归一化对比度差值综合分段线性拟合直线的示意图；

图12为本发明提供的源立体图像park.bmp的示意图；

图13为本发明提供的源立体图像girl.bmp的示意图；

图14为本发明提供的立体视窗的示意图；

图15为本发明提供的3DG-L3型偏振光立体眼镜的结构示意图；

图16为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的流程 图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明 实施方式作进一步地详细描述。

为了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，本发明实施例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，参见图16，该方法包括以下步骤：

101：分割源立体图像生成源左右视图，将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；

RGB颜色模型是三维直角坐标颜色系统中的一个单位正方体。三个轴向分 别对应红、绿、蓝三原色，最大值为1。由它们构成的立方体的顶点分别对应红、 绿、蓝、青、品红、黄、白、黑八种基本色。白色与黑色的连线构成了不同明 暗等级的中性灰。通过改变红、绿、蓝的数值组合，可改变显示的颜色。RGB 颜色模式是显示器、扫描仪以及数字照相机等设备所使用的颜色系统，它是一 个与设备相关的颜色空间。虽然大多数彩色图形显示设备一般都使用红、绿、 蓝三原色，但该模型与直观的颜色概念，例如：色调、饱和度和亮度等没有直 接的联系，因此还有YCbCr、HSV等颜色模型。

YCbCr颜色空间中，亮度信息用单个分量Y来表示，彩色信息用两个色差 分量Cb和Cr来存储。分量Cb是蓝色分量和一个参考值的差，分量Cr是红色 分量和一个参考值的差。参见图1-图4为本方法中采用的四幅源立体图像，为 了对立体图像对比度进行变化，首先应将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，Matlab 软件中图像处理工具箱将RGB转换为YCbCr的变换公式为^[13]：

$\left(\begin{array}{c}Y\\ \mathrm{Cb}\\ \mathrm{Cr}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}16\\ 128\\ 128\end{array}\right)+\left(\begin{array}{ccc}65.481& 128.553& 24.966\\ -37.797& -74.203& 112.000\\ 112.000& -93.786& -18.214\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right)---\left(1\right)$

102：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；

参见图5，为四近邻对比度计算模型，以3×3像素块为例，中心黑色方块 表示中心像素点，记中心像素点坐标为(i,j)，边缘中灰色方块表示与中心像素 点相邻的上、下、左、右像素点，称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)、(i-1,j)、(i+1,j)，为便于公式表示，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：

(i',j')的灰度值，δ((i,j),(i',j'))=|P_(i,j)-P_(i',j')|表示相邻像素点灰度值的差，P_δ((i,j),(i',j')) 表示相邻像素点间的灰度值的差为δ的像素分布概率，C为计算得出的整幅图片 的对比度数值。

103：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n_l1,…,n_l11、n_r1,…,n_r11，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；

在本发明实施例中，对立体图像舒适度影响因素的研究是独立进行的，因 此调整对比度要在保证调整前后图片的平均亮度值不变的情况下，扩大或缩小 亮暗点的差异，于是对每个像素点亮度值的调整比例必须作用在像素点原始亮 度值和平均亮度的差值基础上，这样才能保证调整后整幅图片的平均亮度值不 变。参见图6，为本方法提供的图像对比度线性变化示意图，横轴（In轴）表示 输入的源灰度图像的像素点的亮度值，纵轴（Out轴）表示经对比度线性处理后 的像素点的亮度值，Average表示一幅图片所有像素点的平均亮度值，由于本实 验在调整对比度值时，保证了调整前后整幅图片的平均亮度值不变，所以调整 前后的平均亮度值在图中均用Average表示。由此采用的对比度变换公式为：

Out=Average+(In-Average)×(1+α)            (3)

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]。下面证明，如 果图像按公式(3)进行对比度的前后变化，则该图像变化前后的平均亮度不会发 生改变。由公式(3)知，直线过点（Average,Average），斜率为（1+α），当调整 因子α为0时，即直线为一过原点的斜率为1的直线，表示输出像素点亮度等 于输入的原始像素点亮度，对比度没有变化，如直线a所示；当调整因子α大于 0时，即直线为一过点（Average,Average）的斜率大于1的直线，表示输出像素 点亮度大于输入的原始像素点亮度，对比度增大，如直线b所示；当调整因子α 小于0时，即直线为一过点（Average,Average）的斜率小于1的直线，表示输出 像素点亮度小于输入的原始像素点亮度，对比度减小，如直线c所示。保证平 均亮度不变，输出值在0到255之间。

选取变化步长为0.2，按此步长对α进行分段可得到11条过点 （Average,Average）的直线，参见图7，类似于图6中的直线a、b、c。分别对源 左右视图的立体灰度图像按这11条直线进行对比度线性处理，经处理分别得到 11幅对比度变化的左右灰度视图，分别编号为n_l1,…,n_l11、n_r1,…,n_r11，根据102中 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。

104：对步骤103中得到的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；

由于平时接触到的图像大多为彩色图像，因此需将103中得到的左右灰度 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。

105：对步骤104中所得的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102、103的结果计算相应的归一化对比度值；

其中，该步骤具体为：在实验进行前，负责人准备好相应记录表格，并向 被试者介绍实验目的及测试方法、评分标准及注意事项。为提高主观评价结果 的准确性，应对被试者进行培训，给出因对比度值不同导致舒适度显著不同的 几幅立体图像作为示例，它们不是正式测试中用的图像，但可通过比较让被试 者对立体图像舒适度的好坏有个大致印象。要提高主观评价结果的可靠性、客 观性和互换性，评价标准是很重要的。本实验依据国际电信联盟（International  Telecommunication Union，简称ITU）(2002)的电视图像质量主观评价推荐准则， 将舒适度等级划分为：非常好、好、一般、差和非常差五个等级（分别对应5-1 分的评分值），如表1所示。

表1立体图像观看舒适度的主观评价等级

在培训中不应出现这样的说明，即某幅立体图像必然与某个主观分级相对 应，观察者应根据他们对待测图像的主观印象，依据表1对待测立体图像的舒 适度进行判断。

实验中，被试者需要正对立体视窗端坐，双眼平视，观看立体图像每次不 得超过30分钟(包括实验前讲解、图像示例的培训及主观评分全过程)，被试者 不可长时间观看再评级。所以被试者要根据两眼觉察到的视图对比度不一致的 程度在主观上对长时间观看造成的不舒适程度进行评级。主观评价采用双刺激 方法，把评价对象与基准图像配成一对进行评价。待测图像需随机排列，每次 显示共包含T1、T2、T3、T4四段时期，T1为显示原始图像的时间段，持续时 间大约为5-8s；T2为间隔时间，持续时间约为3-5s，此时屏幕为全灰；T3为显 示评测图像的时间段，持续时间约为8-12s。T4和T2作用一样，为中间过渡时 间段，持续时间约为10s。同一幅待测图像显示两次，可对被试者的评分进行一 致性检查。实验结束后，被试者可通过远眺、做眼保健操等方法放松双眼，缓 解视疲劳等症状且短时间内不可连续进行测试^[15]。

评价结果用一定数量的观察者的平均分数得出，其平均分数定义为：

                                       (4)

式中，c_k为图像属于k类的分数，n_k为判定该图像属于k类的观察者人数^[14]， 并且评分应为有效评分。最后选出立体图像舒适度为4分以上（含4分）的立 体图像，为舒适度合格的立体图像。若被试者对某幅立体图像的两次评分相差 两个或两个以上等级，则删除这两次评分，否则为有效评分。当某名被试者的 有效评分次数低于其总的评分次数的85%时，取消该被试者的全部评分^[16]。

106：将步骤105中得到的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n_rmax和最小值n_rmin，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。

其中，该步骤具体为：在实验过程中发现，不同的源立体图像经计算得到 的原始对比值差异较大，例如：源立体图像woman.bmp的源左右图像的立体灰 度图的对比度值分别为35.4474、35.324，而源立体图像river.bmp的源左右图像 的立体灰度图的对比度值分别为164.4701、155.1924，为得到统一的衡量标准， 设定评价指标为归一化对比度，将经线性处理后的立体图像的对比度值与未处 理的源立体图像的对比度值的比值作为评价指标，并采用最小二乘分段线性拟 合法对四组实验数据进行处理，其基本思想为将所测数据用分段的直线来逼近 以便获得相应的数学模型，而直线段的拟合仍然采用最小二乘法。由于直线的 方程为一次多项式，计算简单，所得的模型也简单，只要给定合适的误差范围， 所得到的结果比较接近真正的模型^[17]。结果如图8及图9所示。

参见图8，图8为经最小二乘分段线性拟合法得到的四组立体图像数据处理 结果，称其为四组立体图像舒适归一化对比度匹配图，分段直线围成区域（以 boy.bmp为例，即图中五角星图标围成区域）表示左右视图的归一化对比度值在 何种组合下形成的立体图像的视觉舒适度良好（）。其中x、y轴分别表示 左右视图的归一化对比度值。

参见图9，图9也为经最小二乘分段线性拟合法得到的四组立体图像数据处 理结果，称其为四组立体图像舒适归一化对比度差异图，分段直线围成区域表 示左右视图归一化对比度值差异在何种范围时，立体图像视觉舒适度良好 （）。其中x轴表示左视图归一化对比度的平均值，y轴表示右视图的归一 化对比度值与左视图的归一化对比度值的差值。

为便于数据分析，对四组立体图像舒适归一化对比度匹配图和差异图求平 均，如图10和图11所示，分别定义综合舒适归一化对比度匹配图和差异图。 在图10和图11中，将分段拟合直线围成的区域（即立体图像舒适度良好的区 域）划分为R1+R2+R3+R4四个部分，各部分范围大小解释如下：

a．R1所围的区域中，左视图归一化对比度变化范围约为[0.16,0.64]，起主 要作用的是双目视差和主辅眼的影响。当左视图对比度值较低时视图纹理不清 晰，与右视图组合形成立体图像时，人眼可能观察到一个视图有纹理而另一视 图几乎没有纹理，出现过大的双目视差，当左视图对比度值逐渐增大时，由于 纹理不清晰产生的双眼视差逐渐减小，因此舒适区域逐渐增大；且从图中可以 看出，R1所围的区域关于正对角线轴y=x不对称，对角线下方区域面积远小于上 方区域面积，说明该区域主辅眼起作用，由于被试者主眼均为右眼，当左视图 对比度值较低时，适当增大右视图的对比度值可以一定程度的抑制左视图的低 对比度对视觉舒适度的影响，因此在R1区域右视图的归一化对比度值可以比左 视图的归一化对比度值大很多，但不能小很多。

b．R2所围的区域中，左视图归一化对比度变化范围约为(0.64,1.4]，起主要 作用的是双眼视差。在该区域，左右视图的纹理较清晰，归一化对比度的值在1 附近，说明该区域左右视图组合成的立体图像与源立体图像相比变化不大，因 此在R2所围的区域舒适范围较大，R2区域关于正对角线轴y=x大体对称，说明 该区域受主辅眼的影响较小。

c．R3所围的区域中，左视图归一化对比度变化范围约为(1.4,2.7]，起主要 作用的是高对比度的刺激和主辅眼的影响。在该区域，左视图的归一化对比度 值逐渐增大，当大于一定值时，视图纹理出现模糊现象，过高的对比度值对人 眼产生较强烈的刺激，易引发视觉不舒适，因此R3所围舒适区域逐渐减小；且 从图中可以看出R3所围的区域关于正对角线轴y=x不对称，对角线下方区域面积 远大于上方区域面积，说明该区域主辅眼起作用，由于被试者主眼均为右眼， 当左视图对比度值较高时，适当减小右视图的对比度值可以一定程度的抑制左 视图的高对比度对人眼的刺激，从而减轻高对比度对视觉舒适度的影响，因此 在R3区域右视图的归一化对比度值可以比左视图的归一化对比度值小很多，但 不能大很多。

d．R4所围的区域中，左视图归一化对比度变化范围约为(2.7,3.1]。在该区 域，左视图的归一化对比度值较高，视图过亮导致模糊现象严重，对人眼的刺 激也较强烈，因此随着左视图归一化对比度值的增加，舒适区域逐渐减小并收 缩近似到一个闭合区域。由于主辅眼的作用，经双眼融合观看到的立体图像更 接近于右视图的效果，因此尽管左视图的归一化对比度值较大，舒适区域右视 图的归一化对比度仍在1附近。

e．由图11进一步可得到，R1+R2+R3+R4四个部分中，右视图与左视图的归 一化对比度差值最大约为1.18，最小约为-2.04，左右视图归一化对比度的差异 不能过大，否则会降低立体图像的观看舒适度。所有被测立体图像中，大约有 1/3的立体图像舒适度良好。由于图10中R1+R2+R3+R4区域不是关于正对角线对 称，图11中R1+R2+R3+R4区域不是关于水平轴对称，因此在研究对比度因素对 双目立体图像舒适度的影响时，主辅眼起很大作用。舒适区域中，对比度增大 的区域面积大于对比度减小的区域面积，说明对比度减小时对立体图像舒适度 的影响较大。在R1+R2+R3+R4以外的区域，由于左右视图归一化对比度差异过大， 双眼无法舒适融像，可能出现双眼竞争现象，因此为不舒适区域。

下面通过具体的实验来验证本发明实施例的可行性，选择两幅新的源立体 图像图12和图13，详见下文描述：

1、实验设备

参见图14，立体显示器使用的是天津三维成像技术有限公司生产的3D WINDOWS19A01型计算机立体成像设备，视窗对角线长度为19英寸，幅型比 5:4，显示器分辨率为1280×1024，电源输入为100-240V～50/60HZ。其立体成像效 果显著，色彩逼真、清晰度高。

立体视窗的参数设置为：亮度、对比度、色调和饱和度都设置为50%，立 体视窗正对面的显示屏设置为主显示屏，立体视窗的立体显示类型设置为 “Planar Mirror Left/Right”，即显示左右格式的立体图像。本发明实施例中， 观看者需佩戴3DG-L3型偏振光立体眼镜，该立体眼镜具有很高的对比度和透 过率，左右眼45度正交；偏光率为97%，可应用于双目立体监测、立体显微 镜、医用立体成像及远程外科手术等诸多领域，参见图15。

2、实验环境

由于本发明实施例采用主观评价方法进行实验，实验环境的好坏直接影响 测试结果的准确性，观看条件需要符合主观评价标准中的各项规定。

为了避免杂散光影响被试者的主观评分，实验需在暗室中进行^[5]，环境湿 度在10%～80%，操作温度在5～35℃。根据ITU-R BT.1438^[18]立体电视图像的主 观评价标准，最佳观看距离与屏幕高度有如下关系：

对于高清晰度电视（HDTV），标准观看距离为3倍的屏幕高度，例如3.3m 的观看距离应配备尺寸为90英寸的高清晰度电视；对于标准清晰度电视 （SDTV），标准观看距离为6倍的屏幕高度，例如3.3m的观看距离应配备尺 寸为36英寸的标清电视。本实验中采用的是对角线为19英寸的标准清晰度电 视，且待测立体图像全屏显示，经计算测试距离约为1.8m。

3、被试者

由于双目视觉异常、双目不对称、调节会聚不协调及双目视差过大等因素都 会影响观看立体图像的舒适度^[3]，5%-10%的人属于视差立体感视盲^[19]，为保证 实验结果的准确性，双目视力视觉功能正常的人才可进行实验。

在本实验进行前，被试者在天津眼科医院进行了双目视力视觉功能测试，合 格的被试者其视觉功能应满足以下条件，如表2^[20]：

表2立体图像主观评价合格被试者视功能指标

参与主观评分的测试者应大于等于20人，被试者的年龄、性别、视觉功 能等都应作为关注的因素。此外，本实验选择主观评价的被试者需要两类人： 一类是未经过训练的“外行”被试者；一类是具有立体技术背景的“内行”被 试者^[14]。

经测试，最终选定的被试者年龄在22岁至26岁之间，其中男性15人，女性 9人，经测试，被试者主眼均为右眼。

4、实验素材

在主观评价实验中，实验素材对实验结果的准确性有一定影响。本发明实 施例选用由天津三维成像技术有限公司提供的四幅源立体图像boy.bmp、 door.bmp、river.bmp和woman.bmp，均为左右格式，参见图1到图4，这四幅 源立体图像分辨率都为2560×1024，立体图像的立体感强，具有非常好的视觉舒 适度。

5、数据分析

如图12和图13，另外选取两幅舒适度良好的源立体图像park.bmp和 girl.bmp对实验结论的普适性进行验证。

为了验证实验结果的精确性，可以将对比度线性调整的步长进一步减小， 生成更多具有不同对比度值的待测图像，随机选取若干幅进行主观评价实验， 在这里选取调整因子为0.1，采用该步长分别对两幅源立体图像的左右视图进行 对比度线性处理，分别得到21幅左右视图，两两组合得到441幅待测立体图像， 从中分别随机选取36幅进行主观评价，记录的立体图像数量及相应的归一 化对比度值。

经数据统计，在选取的两组36幅立体图像中，第一组统计评分分的合 格立体图像有10幅，满足立体图像舒适归一化对比度匹配图的立体图像数目为 9幅，即舒适归一化对比度匹配图的正确率为90%；同理，第二组统计评分分的合格立体图像有12幅，满足立体图像舒适归一化对比度匹配图的立体图像 数目为11幅，即舒适归一化对比度匹配图的正确率为91.6%，两组正确率都超 过了90%，说明实验结论与主观评价结果具有较高的一致性，由此对立体图像 舒适归一化对比度匹配图及舒适归一化对比度差异图的普适性进行了验证。

综上所述，本发明实施例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。利用两图可以对不 同归一化对比度立体图像对的观看舒适度进行一定判断，一定程度的解决了主 观评价方法移植性差、费时费力的缺点。

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本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明 实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。