CN102595187B - 一种影响立体图像舒适度的色度范围的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种影响立体图像舒适度的色度范围的测定方法，通过改进的极限法处理立体图像，得到的待测图像数目远低于传统极限法得到的待测图像数目，减少了测试工作量的同时保证了测试结果的准确性。通过主观评价实验得到了立体图像舒适色度匹配图及立体图像舒适色度差异图，并通过例证进一步验证其普适性，从定量的角度研究了色度因素对双目立体图像舒适度的影响。

Description

一种影响立体图像舒适度的色度范围的测定方法

技术领域

本发明涉及立体图像舒适度评价和3D图像处理领域，特别涉及一种影响立体图像舒适度的色度范围的测定方法。

背景技术

近年来，三维立体显示技术迅猛发展，已被广泛应用于电影、交互式游戏和广告等商业领域。但对于一般观看者来说，3D立体图像会不同程度的引起人类视觉的不舒适^[1]。立体图像的舒适与否关系到观看者的视觉安全及健康，因此研究立体图像视觉舒适度的影响因素并找到相应的舒适度评价方法关系到立体成像技术今后的普及和发展^[2，3]。

影响立体图像舒适度的因素是多方面的，Marc Lambooij及WijnandIJsselsteijn等人通过实验将影响立体图像观看舒适度的主要因素归纳为：双目视觉异常、双目不对称、调节会聚不协调及双目视差过大^[4]。Pieter J.H.Seuntiens及Frank L.Kooi等人也通过实验研究了包括亮度、对比度、色度、视差和串扰等因素对视觉舒适度的影响^[5，6]。杨蕾结合人眼视觉特性，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：从HVS颜色模型的角度，立体信息受色度影响较小，但舒适度取决于两幅视图之间色度差异的大小^[7]。李小芳等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^[8]。

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，国内外研究是从定性方面研究影响立体图像舒适度的色度因素，还未有定量的研究成果，因此无法准确判定色度因素对立体图像舒适度的影响程度，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

本发明要解决的技术问题在于提供一种影响立体图像舒适度的色度范围的测定方法，该方法提出从定量的角度研究色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色度范围的测定方法，所述方法包括以下步骤：

(1)根据源立体图像色度参数的最大值和最小值，获取第一级步长、第二级步长和第三级步长；

(2)分割源立体图像，生成源立体图像的左右视图，并将源立体图像从RGB模型转换到HSV颜色模型，提取色度指标H；根据所述第一级步长对右视图进行色度线性变化，根据所述第二级步长对左视图进行色度线性变化，两两组合得到125幅待测图像；

(3)对步骤(2)中得到的125幅待测图像进行排序并记录相应色度值，进行主观评分，选取

图像为满足舒适度要求的图像，记录

图像中右图像的边界序号n1_rup、n1_rdown并记录相应色度值，同时记录与所述n1_rup和所述n1_rdown相邻的

的视图编号n1_rup ′、n1_rdown′并记录相应色度值；

(4)根据所述第二级步长对右视图编号为[n1_rup，n1_rup′]和[n1_rdown ′，n1_rdown]的范围内的图像色度值进行色度线性变化，与步骤(2)中得到的25幅左视图两两组合总共得到250幅待测图像；

(5)对步骤(4)中所得的250幅待测图像进行排序并记录相应色度值，进行主观评分，选取

分的图像为满足舒适度要求的立体图像，记录

的立体图像中右图像的边界序号n2_rup、n2_rdown并记录相应色度值，同时记录与n2_rup、n2_rdown相邻的

视图的编号n2_rup ′、n2_rdown′并记录相应色度值；

(6)根据所述第三级步长对右视图编号为[n2_rup，n2_rup′]和[n2_rdown ′，n2_rdown]的的范围内的图像色度值进行色度线性变化，与步骤(2)中得到的25幅左视图两两组合总共得到250幅待测图像；

(7)对步骤(6)中得到的250幅待测图像进行排序并记录相应色度值，进行主观评分，选取

分的图像为满足舒适度要求的立体图像，记录

的立体图像中右图像的边界序号n3_rup、n3_rdown并记录相应色度值；

(8)采用最小二乘分段线性拟合法处理与所述边界序号n3_rup和所述n3_rdown相应的色度值，得到四组立体图像舒适色度匹配图及舒适色度差异图，对所述四组立体图像舒适色度匹配图和所述舒适色度差异图求平均，得到立体图像色度综合分段线性拟合直线和色度差值综合分段线性拟合直线。

步骤(1)中的所述根据源立体图像色度参数的最大值和最小值，获取第一级步长、第二级步长和第三级步长具体为：

其中N_i和k为整数，N_i为第i级的分段数，k为总级数，P_min和P_max为主观评价指标P的最小值和最大值，P_ref为人眼分辨率，计算每级的步长：

$S_i=\frac{P_{\max }-P_{\min }}{\underset{j=1}{\overset{j=i}{\mathrm{\Π}}}{N}_j}---\left(2\right)$

其中i＝1，…，k，S_i为第i级步长，N_j为第j级分段数，将各级选取相同的分段数并记为N，则公式(2)简化为：

所述

$\stackrel{\‾}{C}=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i{c}_i}{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i}$

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。

本发明提供的一种影响立体图像舒适度的色度范围的测定方法，与现有技术相比具有如下的优点：

本发明结合人眼视觉特性从定量角度研究色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色度匹配图和舒适色度差异图，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色度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HSV颜色模型示意图；

图2为本发明提供的源立体图像3dflower.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family.bmp的示意图；

图5为本发明提供的源立体图像girl.bmp的示意图；

图6为本发明提供的图像色度第一级步长线性变化的示意图；

图7为本发明提供的图像色度第二级步长线性变化的示意图；

图8为本发明提供的图像色度第三级步长线性变化的示意图；

图9为本发明提供的四组立体图像舒适色度匹配图的示意图；

图10为本发明提供的四组立体图像舒适色度差异图的示意图；

图11为本发明提供的色度综合分段线性拟合直线的示意图；

图12为本发明提供的色度差值综合分段线性拟合直线的示意图；

图13为本发明提供的源立体图像tju9.bmp的示意图；

图14为本发明提供的源立体图像boy.bmp的示意图；

图15为本发明提供的立体视窗的示意图；

图16为本发明提供的3DG-L3型偏振光立体眼镜的结构示意图；

图17为本发明提供的一种影响立体图像舒适度的色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色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色度范围的测定方法，详见下文描述：

101：根据源立体图像色度参数的最大值和最小值，获取第一级步长、第二级步长和第三级步长；

人眼大约可分辨128种色度，当色调从0°变化到360°时，相应的颜色从红色变化到黄色、绿色、蓝绿色、蓝色和紫红色，最后又回到红色，故人眼可分辨的最小色度变化值为3°，且每一种颜色和它的补色相差180°^[9]。当采用现有技术中的主观评价方法的极限法^[9]处理图像，将得到(360°/3°)²＝14400幅待测图像，为此需要对极限法进行改进。

改进的极限法，设主观评价指标P呈线性变化，即如果边界点P_ni、P_ni+1的值符合要求，则在[P_ni，P_ni+1]范围内的值均符合要求；如果边界点P_ni、P_ni+1的值均不符合要求，则在P_ni，P_ni+1]范围内的值均不符合要求；如果边界点P_ni的值符合要求，边界点P_ni+1的值不符合要求，则在(P_ni，P_ni+1)内的值可能有符合要求的，也有不符合要求的，此时就需要对该范围进一步细分，以便细化符合要求的范围。由公式：

其中N_i和k为整数，N_i为第i级的分段数，k为总级数，P_min和P_max为指标P的最小值和最大值，P_ref为人眼分辨率，计算每级的步长：

$S_i=\frac{P_{\max }-P_{\min }}{\underset{j=1}{\overset{j=i}{\mathrm{\Π}}}{N}_j}---\left(2\right)$

其中i＝1，…，k，S_i为第i级步长，N_j为第j级分段数。为便于计算与实验处理，各级选取相同的分段数并记为N，则公式(2)简化为：

其中N和k都为整数，为了降低数据量，希望最后一级的步长逼近人眼分辨率且段数差δ尽量小：

一般情况下，为了达到细化的目的，N≥3，k≥3，利用上述公式可得到符合要求的N、k值及各级分段步长S_i。

在本发明实施例中，采用HSV颜色模型，包括色调(hue)、饱和度(saturation)和亮度(value)，可以用一个圆锥体表示，如图1所示。其中，垂直轴表示亮度；半径表示饱和度；圆周表示色调。评价指标为色度指标H，H_min和H_max分别为色度的最小值和最大值，在HSV颜色模型下，取H_min＝0，H_max＝360，且人眼能分辨的色度最小值为H_ref＝3，N≥3，k≥3，带入公式(2)-(4)得N＝5，k＝3，S₁＝72，S₂＝15，S₃＝3。

因此，对于复杂度不高的图像通常采用三级步长逼近法，从定量角度研究色度参数对立体图像视觉舒适度的影响，即可获得较好的实验结果。其中，本发明实施例以三级步长为例进行实验说明，具体实现时，还可以采用多级步长进行线性变化处理。

102：分割源立体图像，生成源立体图像的左右视图，并将源立体图像从RGB模型转换到HSV颜色模型，提取色度指标H；根据第一级步长对右视图进行色度线性变化，根据第二级步长对左视图进行色度线性变化，两两组合得到125幅待测图像；

参见图2-图5，由于当左视图色度值在[0°，360°]范围内变化时，右视图总能找到相应的色度值范围，使右视图的色度值在此范围内与左视图组合而成的立体图像的舒适度良好，即没有当左视图为某一色度值时，右视图找不到可与之组合成舒适度良好的立体图像的相应色度值的状况出现。因此我们只对右视图进行三级步长线性处理，左视图在[0°，360°]范围内可以以步长S₂＝15分段(若采用步长S₁＝72分段则数据过少，若采用步长S₃＝3分段则数据过多)，得到的端点值作为采样点(也可适当增加采样点数获得更为精确的数据)，由改进的极限法计算出当左视图在360°/15°+1＝25个采样点处时，相应的可与之组合成舒适度良好的右视图的色度值范围。

由上述计算知第一级步长S₁＝72，按此步长对右视图色度值进行分段，参见图6，总共可以得到360°/72°＝5条直线。将上述得到的右视图按照5条直线进行色度变化，得到5幅一级右视图，编号为n1_r＝0，…，4其中n1_r＝0为源右视图；将左视图按照步长S₂＝15分段，总共可以得到25条直线，将得到的左视图按照25条直线进行色度变化，得到25幅左视图，编号为n_l＝0，…，24其中n_l＝0为源左视图；与之前处理的5幅一级右视图两两组合总共可以得到125幅待测图像。

103：对步骤102中所得的125幅待测图像进行排序并记录相应色度值，进行主观评分，选取

图像为满足舒适度要求的图像，记录

图像中右图像的边界序号n1_rup、n1_rdown并记录相应色度值，同时记录与n1_rup和n1_rdown相邻的

的视图编号n1_rup ′、n1_rdown′并记录相应色度值；

其中，该步骤具体为：在本实验前，实验操作人员应准备好相应的分数记录表格，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。对被试者进行培训，给出因色度值不同导致舒适度显著不同的几幅源立体图像作为示例。在测试中不应出现这样的说明，即某幅源立体图像必然与某个主观分级相对应，观察者应依靠他们对源立体图像的主观印象，并依据用来定义主观标度的语句来表述这些判断。由于视具偏振性的影响，实验中，被试者需要正对立体视窗端坐，双眼平视，观看源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，否则对被试者眼睛不好，而且影响主观评分。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。

实验采用主观评价中的二重刺激法，把评价对象与基准图像配成一对进行评价^[9]源立体图像需随机排列，每次显示共包含T1、T2、T3和T4四段时期，T1为播放原始材料的是时间段，持续时间大约为5-8s；T2为间隔时间段，持续时间约为3-5s，此时屏幕为全灰；T3为播放源立体图像的时间段，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。同一幅源立体图像显示两次，若被试者对某幅源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^[10]。

本发明实施例依据ITU(International Telecommunication Union，国际电信联盟)(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，如表1所示^[11]。

表1立体图像观看舒适度的主观评价等级

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：

$\stackrel{\‾}{C}=\frac{\underset{k=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_k{c}_k}{\underset{k=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_k}---\left(5\right)$

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，并且评分为有效评分。最后选出立体图像舒适度的立体图像，为舒适度合格的立体图像^[12]。

对所得125幅待测图像进行排序并记录相应色度值，按照上述方法进行主观评分，选取

的图像为满足舒适度要求的图像。记录

的立体图像中右图像的边界序号n1_rup、n1_rdown并记录相应色度值，同时记录与n1_rup和n1_rdown相邻的

的视图编号n1_rup ′、n1_rdown′并记录相应色度值。

104：根据第二级步长对右视图编号为[n1_rup，n1_rup′]和[n1_rdown′，n1_rdown]的范围内的图像色度值进行色度线性变化，与步骤102中得到的25幅左视图两两组合总共得到250幅待测图像；

由于假定评价指标H具有线性变化特性，在(n1_rup，n1_rup′)和(n1_rdown ′，n1_rdown)范围内还可能有与左视图组合成的立体图像为

的图像，需对该范围进一步细分，细化边界范围。由于第二级步长S₂＝15，按此步长分别对[n1_rup，n1_rup′]和[n1_rdown′，n1_rdown]区间对应的色度值进行分段，即图6中两个黑白正方形标记的区域，每个区域得到5条直线，总共可以得到10条直线，参见图7。将步骤102中得到的右视图分别按照10条直线进行色度变化，得到10幅二级视图，分别编号为n2_r＝0，…，9，与步骤102中得到的编号为n_l＝0，…，24的25幅左视图两两组合总共可以得到250幅待测图像。

105：对104中所得250幅待测图像进行排序并记录相应色度值，进行主观评分，选取分的图像为满足舒适度要求的立体图像，记录

的立体图像中右图像的边界序号n2_rup、n2_rdown并记录相应色度值，同时记录与n2_rup、n2_rdown相邻的

视图的编号n2_rup ′、n2_rdown′并记录相应色度值；

106：根据第三级步长对右视图编号为[n2_rup，n2_rup′]和[n2_rdown ′，n2_rdown]的范围内的图像色度值进行色度线性变化，与步骤102中得到的25幅左视图两两组合总共得到250幅待测图像；

由于假定评价指标H具有线性变化特性，在(n2_rup，n2_rup′)和(n2_rdown ′，n2_rdown)范围内还可能有与左视图组合成的立体图像为

的图像，需对该范围进一步细分，细化边界范围。由于第三级步长S₃＝3，按此步长分别对[n2_rup，n2_rup′]和[n2_rdown ′，n2_rdown]区间对应的色度值进行分段，即图7中两个黑白圆圈标记的区域，每个区域得到5条直线，总共可以得到10条直线，见图8。将步骤101中得到的右视图分别按照10条直线进行色度变化，得到10幅三级视图，分别编号为n3_r＝0，…，9，与步骤102中得到的编号为n_l＝0，L，24的25幅左视图两两组合总共可以得到250幅待测图像。

107：对步骤106中所得250幅待测图像进行排序并记录相应色度值，进行主观评分，选取

分的图像为满足舒适度要求的立体图像，记录

的立体图像中右图像的边界序号n3_rup、n3_rdown并记录相应色度值；

同理，若进行多级步长的线性变化，则继续按照第四级步长对[n3_rup，n3_rup′]和[n3_rdown′，n3_rdown]区间进行分段，获取新的待测图像并进行主观评分。

108：采用最小二乘分段线性拟合法处理与边界序号n3_rup、n3_rdown相应的色度值，得到四组立体图像舒适色度匹配图及舒适色度差异图，对四组立体图像舒适色度匹配图和舒适色度差异图求平均，得到立体图像色度综合分段线性拟合直线和色度差值综合分段线性拟合直线。

在本发明实施例的数据处理中，采用最小二乘分段线性拟合法，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^[13]。基于上述方法，对四组实验数据进行处理后得到图9及图10。

参见图9，分段直线围成区域表示左右视图的色度值在何种组合下形成的立体图像视觉舒适度良好

其中x、y轴分别表示左右视图色度的平均值。由图中可以看出，当色调在100°至180°范围附近变化(即黄绿色到青色附近变化)时，立体图像视觉舒适度良好的范围较宽；而当色调在230°至320°范围附近变化(即蓝色到紫色附近变化)时，立体图像视觉舒适度良好的范围较窄；而在其它色度范围变化时，立体图像视觉舒适度良好的范围大小介于上述两者之间。

参见图10，由图中可以看出，当左视图色调在100°至180°范围附近变化(即黄绿色到青色附近变化)时，在立体图像视觉舒适度良好时，右视图的色度值与左视图的色度值的差值范围较宽；而当左视图色调在230°至320°范围附近变化(即蓝色到紫色附近变化)时，在立体图像视觉舒适度良好时，右视图的色度值与左视图的色度值的差值范围较窄；而当左视图色度在其它范围变化时，在立体图像视觉舒适度良好时，右视图的色度值与左视图的色度值的差值范围大小介于上述两者之间。

为了便于数据分析，对四组立体图像舒适色度匹配图和舒适色度差异图求平均，在图11和图12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，左视图色调变化范围约为[0°，58.2°]，对应颜色从红色过渡至黄色，立体图像视觉舒适度良好的范围大小适中。由于颜色被人眼所看见时，不同颜色的光具有的光子能量大小不同，红、橙、黄等长波能量较小，对人眼的刺激较小^[14]。但同时由于不同颜色对光线的吸收和反射程度不同，对人眼的刺激也会产生差异。红色对光线的反射率为67％，黄色对光线的反射率为65％，均较高，所以当色调在此区域附近变化时，反射光较为强烈，对人眼睛的刺激较强，综合两种作用，当左右视图的色调值在R1所围的区域附近变化时，立体图像视觉舒适度良好的范围大小适中，在立体图像视觉舒适度良好时，右视图的色度值与左视图的色度值的差值范围大小也适中。

b.R2所围的区域中，左视图色调变化范围约为(58.2°，172.2°]，对应颜色从黄色过渡至绿色至青色，立体图像视觉舒适度良好的范围较宽。这是由于绿色光和青色光的光子能量大小比较适中，对人眼产生的刺激大小最为适宜，人眼感觉到比较舒适^[14]。同时绿色对光线的反射率为47％，青色对光线的反射率更少，仅为36％，均较低，所以当色调在此区域附近变化时，反射光的大小较为适中，对人眼的刺激比较柔和，综合以上各种原因，当左右视图的色调值在R2所围的区域附近变化时，立体图像视觉舒适度良好的范围较宽，在立体图像视觉舒适度良好时，右视图的色度值与左视图的色度值的差值范围也较宽。

c.R3所围的区域中，左视图色调变化范围约为(172.2°，340°]，对应颜色从青色过渡至蓝色至紫色，立体图像视觉舒适度良好的范围较窄。这是由于蓝光、紫光等短波的能量较大，紫色光的光子能量最大，对人眼的刺激过于强烈，反而产生不适感。当左右视图的色调值在R3所围的区域附近变化时，立体图像视觉舒适度良好的范围收缩变窄，在立体图像视觉舒适度良好时，右视图的色度值与左视图的色度值的差值范围也收缩变窄。

d.R4所围的区域中，左视图色调变化范围约为(340°，360°]，对应颜色过渡至品红至红色，立体图像视觉舒适度良好的范围又逐渐变宽至适中。这是由于当色调从300°变到360°，紫色分量逐渐衰减至0，红色分量逐渐达极值，色谱重新回到纯红色，并根据上述分析知：当左右视图的色调值在R4所围的区域附近变化时，立体图像视觉舒适度良好的范围又逐渐变宽至适中。

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13和图14，详见下文描述：

1、实验设备

参见图15，立体显示器使用的是天津三维成像技术有限公司生产的3DWINDOWS 19A01型计算机立体成像设备，视窗对角线长度为19英寸，幅型比4∶3，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“PlanarMirror 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，如图16所示。

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GY/T 134-1998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^[6]。根据ITU-RBT.500-11标准，屏幕高度决定观看距离，由于本实验使用的显示设备为19英寸，宽高比为4∶3，所以观看距离约为屏幕高度的7倍^[15]，即约为2米。

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^[4]，5％-10％的人属于视差立体感视盲^[16]，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^[17]：

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^[9]。

经测试，最终选定的被试者年龄在22岁至28岁之间，其中男性12人，女性14人，且其中有12人具有立体技术研究背景，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3dflower.bmp、river.bmp、family.bmp和girl.bmp，均为左右格式，如图2到图5所示，这四幅源立体图像分辨率都为2560×1024，立体图像的立体感强，并且具有非常好的视觉舒适度。

5、数据分析

如图13和图14，采用极限法分别对其进行色度处理，分别得到(360°/3°)²＝14400幅待测立体图像，从中各随机选取50幅让被试者进行主观评分。记录

的立体图像数量及相应色度值。

经数据统计，第一组统计平均值

分的合格立体图像有37幅，其中左右视图色度值落在立体图像舒适色度匹配图内的立体图像有35幅，占94.6％；第二组正确率为97.1％，两幅图像正确率均超过了90％，由此对实验结论的普适性进行了验证。

综上所述，本发明实施例结合人眼视觉特性，通过改进的极限法处理立体图像，通过主观评价实验得到了立体图像舒适色度匹配图及立体图像舒适色度差异图，并通过例证进一步验证其普适性，从定量的角度研究了色度因素对双目立体图像舒适度的影响。利用两图不仅可以对不同色度立体图像对的观看舒适度进行一定判断，而且其准确率较高，为立体图像评价及立体显示技术改进发展提供了一定依据。

参考文献

[1]Namgyu Kim，Jihye Park，Seiwoong Oh，“Visual Clarity and Comfort Analysis for3D Stereoscopic Imaging Contents”，IJCSNS International Journal of ComputerScience and Network Security，VOL.11No.2，pp.227-231，February 2011.

[2]K.UkaiandP.A.Howarth，“Visual fatigue caused by viewing stereoscopic motionimages：Background，theoriesandobservations”，Displays，vol.29，pp.106-116，2008.

[3]WaJamesTam，“Stereoscopic3D-TV：VisualComfort”IEEE Transactions onBroadcasting，vol.57，No.2，335-346，2011.

[4]Marc Lambooij，Wijnand IJsselsteijn，et al.″Stereoscopic displays and visualcomfort：a review″.Einhoven University of Technology Einhoven Univeristy ofTechnology Philips Research，SPIE Newsroom2 April 2007.

[5]Frank L.Kooi，Alexander Toet.Visual comfort of binocular and 3D display[J]，Display，2004，25(2-3)：99-108.

[6]Pieter J.H.Seuntiens.Visual experience of 3D TV[D].Eindhoven，EindhovenUniversity of Technology，2006.

[7]杨蕾.多视点静止自由立体图像处理的理论分析及实验研究[D].天津，天津大学，2007.

[8]李小芳，王琼华.自由立体显示器观看视疲劳[J].液晶与显示，2008，23(4)：464-466.

[9]童林凤，屠彦，Daniel den Engelsen.数字电视显示技术[M].北京：电子工业出版社，2007：112-118.

[10]北京广播学院电视工程系.GB/T7401-1987彩色电视图像质量主观评价方法[S]北京：中国标准出版社，1987.

[11]ITU(2002).Methodology for the subjective assessment of the quality of televisionpictures.Recommendation BT.500-11.

[12]北京市质量技术监督局.DB11/T384.5-2009图像信息管理系统技术规范第5部分：图像质量要求与评价方法[S].北京：中国标准出版社，2009.

[13]谢友宝.最小二乘分段直线拟合[J].南昌航空工业学院学报，1992，1：19-25.

[14]刘彩凤.印刷色彩视觉效果偏差的有效控制.数字技术[J]，2006，9：49-50.

[15]ITU(2002).Methodology for the subjective assessment of the quality of televisionpictures.Recommendation BT.500-11.

[16]杨嘉琛，侯春萍.基于人眼视觉特征的立体图像质量客观评价方法[J].天津大学报，2009，42(7)：622-627.

[17]李凤鸣.中华眼科学[M].北京：人民卫生出版社.2005：2510-2511.

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。

Claims (1)

1.一种影响立体图像舒适度的色度范围的测定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)根据源立体图像色度参数的最大值和最小值，获取第一级步长、第二级步长和第三级步长；

(2)分割源立体图像，生成源立体图像的左右视图，并将源立体图像从RGB模型转换到HSV颜色模型，提取色度指标H；根据所述第一级步长对右视图进行色度线性变化，可根据所述第二级步长对左视图进行色度线性变化，两两组合得到125幅待测图像；

(3)对步骤(2)中得到的125幅待测图像进行排序并记录相应色度值，进行主观评分，选取

图像为满足舒适度要求的图像，记录图像中右图像的边界序号n1_rup、n1_rdown并记录相应色度值，同时记录与所述n1_rup和所述n1_rdown相邻的

的视图编号n1_rup'、n1_rdown'并记录相应色度值；

(4)根据所述第二级步长对右视图编号为[n1_rup，n1_rup']和[n1_rdown'，n1_rdown]的范围内的图像色度值进行色度线性变化，与步骤(2)中得到的25幅左视图两两组合总共得到250幅待测图像；

(5)对步骤(4)中所得的250幅待测图像进行排序并记录相应色度值，进行主观评分，选取分的图像为满足舒适度要求的立体图像，记录的立体图像中右图像的边界序号n2_rup、n2_rdown并记录相应色度值，同时记录与n2_rup、n2_rdown相邻的

视图的编号n2_rup'、n2_rdown'并记录相应色度值；

(6)根据所述第三级步长对右视图编号为[n2_rup，n2_rup']和[n2_rdown'，n2_rdown]的的范围内的图像色度值进行色度线性变化，与步骤(2)中得到的25幅左视图两两组合总共得到250幅待测图像；

(7)对步骤(6)中得到的250幅待测图像进行排序并记录相应色度值，进行主观评分，选取

分的图像为满足舒适度要求的立体图像，记录

的立体图像中右图像的边界序号n3_rup、n3_rdown并记录相应色度值；

(8)采用最小二乘分段线性拟合法处理与所述边界序号n3_rup和所述n3_rdown相应的色度值，得到四组立体图像舒适色度匹配图及舒适色度差异图，对所述四组立体图像舒适色度匹配图和所述舒适色度差异图求平均，得到立体图像色度综合分段线性拟合直线和色度差值综合分段线性拟合直线；

步骤(1)中的所述根据源立体图像色度参数的最大值和最小值，获取第一级步长、第二级步长和第三级步长具体为：

其中N_i和k为整数，N_i为第i级的分段数，k为总级数，P_min和P_max为主观评价指标P的最小值和最大值，P_ref为人眼分辨率，计算每级的步长：

$S_i=\frac{P_{\max }-P_{\min }}{\underset{j=1}{\overset{j=i}{\mathrm{\Π}}}{N}_j}---\left(2\right)$

其中i=1,...,k，S_i为第i级步长，N_j为第j级分段数，将各级选取相同的分段数并记为N，则公式（2）简化为：

其中，根据所述第一级步长对右视图进行色度线性变化，可根据所述第二级步长对左视图进行色度线性变化，两两组合得到125幅待测图像的操作具体为：

第一级步长S₁=72，按此步长对右视图色度值进行分段总共可以得到360°/72°=5条直线；将上述得到的右视图按照5条直线进行色度变化，得到5幅一级右视图，编号为n1_r=0,...,4其中n1_r=0为源右视图；将左视图按照步长S₂=15分段，总共可以得到25条直线，将得到的左视图按照25条直线进行色度变化，得到25幅左视图，编号为n_l=0,...,24其中n_l=0为源左视图；与之前处理的5幅一级右视图两两组合总共可以得到125幅待测图像；

其中，所述主观评分具体为：

依据国际电信联盟的电视图像质量主观评价推荐准则，对舒适度等级划分

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：

$\stackrel{\‾}{C}=\frac{\underset{k=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_k{c}_k}{\underset{k=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{n}_k}$

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，并且评分为有效评分；最后选出立体图像舒适度

的立体图像，为舒适度合格的立体图像；

其中，与步骤(2)中得到的25幅左视图两两组合总共得到250幅待测图像的操作具体为：

由于第二级步长S₂=15，按此步长分别对[n1_rup，n1_rup']和[n1_rdown'，n1_rdown]区间对应的色度值进行分段，每个区域得到5条直线，总共可以得到10条直线，将步骤（2）中得到的右视图分别按照10条直线进行色度变化，得到10幅二级视图，分别编号为n2_r=0,...,9，与步骤（2）中得到的编号为n_l=0,...,24的25幅左视图两两组合总共可以得到250幅待测图像；

其中，步骤（6）的操作具体为：

第三级步长S₃=3，按此步长分别对[n2_rup，n2_rup']和[n2_rdown'，n2_rdown]区间对应的色度值进行分段，每个区域得到5条直线，总共可以得到10条直线，将步骤（1）中得到的右视图分别按照10条直线进行色度变化，得到10幅三级视图，分别编号为n3_r=0,...,9，与步骤（2）中得到的编号为n_l=0,...,24的25幅左视图两两组合总共可以得到250幅待测图像。

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