3D视频观视舒适度评价方法研究

作     者：阚博超 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵岩

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：3D视频 辐辏与调节 视差信息 运动 舒适度评价 

摘      要：随着科学技术的不断进步,视频影像从无声到有声,从黑白到彩色,从流畅到高清,正在一步步发生着快速的变化。原始的平面二维影像不再满足人们的需求,数字化3D视频技术逐渐走入人们的生活,应用日趋广泛。3D视频又称为立体视频,与普通的2D画面相比,最重要的视觉特点是图像不再局限于屏幕画面上,而是能够呈现出上下、左右、前后的三维影像,让观看者有身临其境的感觉。目前3D技术快速发展,已逐步应用到三维视频会议系统、远程工业控制、虚拟现实、远程教育、军事医疗、自动导航以及消费电子等诸多领域。3D技术为3D体验者带来了一场观影革命,它带给人们三维立体的视觉体验的同时也暴露出了各种各样的问题。例如人们长时间观看3D视频,很容易产生头晕目眩等视觉不舒适感。在未来的发展中,3D技术是否能被更多的体验者所接受,提供良好的三维效果只是一个方面,更加重要的是应该注重立体影像的体验质量。其中最受关注的就是观看3D内容的舒适度问题。在当前3D技术蓬勃发展的大趋势下,解决3D观看引起的视觉不适问题受到越来越多的相关领域研究者的关注。改善立体视频的舒适度成为了必修课,因此对3D视频观视效果做出相应的评价成为目前非常重要的研究课题。从评价方法角度来看,立体视频舒适度评价可以分为主观评价和客观评价两种方法。目前在国内外相关的研究报导中,针对立体视频观视舒适度的评价方法研究尚不存在统一的测定标准。在当前3D视频技术的发展背景下,本文借鉴现有的国内外文献和研究成果,通过对三维视频的内容进行分析,提出了两种3D视频观视舒适度的客观评价方法,具体如下:（1）针对辐辏与调节一致性的3D视频舒适度客观评价方法:首先根据3D视频每一帧左右视图的水平视差值和由观视距离确定的双眼舒适视差范围,定义了基于图像特征点的舒适度评价因子;然后根据舒适度评价因子,建立了针对辐辏与调节一致性的每一帧图像和一段3D视频的舒适度客观评价模型。其创新点在于所提出的舒适度客观评价模型结合了由观视距离确定的双眼舒适视差范围,进而研究不同的水平视差和观视距离对3D视频观视舒适度的影响。（2）针对视差信息和运动的3D视频舒适度客观评价方法:首先,计算3D视频每一帧图像的水平、垂直视差和相邻帧图像的运动矢量;然后,以角度单位分别计算水平角视差、垂直角视差和运动;其次,分别建立水平角视差、垂直角视差和运动的舒适度客观评价模型;最后,建立针对视差信息和运动的一帧立体图像和一段3D视频的舒适度客观评价模型。其创新点在于所提出的舒适度客观评价模型从角度单位考虑,计算水平角视差、垂直角视差和运动。由于角度计算会随着观视距离、显示屏尺寸和图像大小的变化而变化,因此在不同的观看条件下（观视距离、显示屏尺寸和图像大小）,建立的舒适度客观评价模型与主观评价结果具有更好的相关性。并且在建立运动的舒适度评价模型时,考虑了平面运动、深度运动和综合运动三种不同的情况。针对以上两种不同的客观评价方法,我们分别进行了不同的主观评价实验来验证客观评价方法的性能。实验结果表明,提出的两种客观评价模型性能良好,与主观评价结果均具有较好的一致性。