基于人眼跟踪的立体内容融合显示技术研究

发布时间：2019-11-21 22:14

【摘要】：传统自由立体显示器观看区域不连续制约了它的发展。当观看者头部移动时,会观看到严重"伪立体"。为解决这个问题,使用人眼跟踪技术配合图像融合程序调整图像模式,使得立体观看区域跟随人眼移动,达到连续、扩大视域的立体显示效果。基于这个方法利用OpenCV和QT构建了一个立体内容实时融合系统,实现了在立体显示器可视范围内任意位置观看立体效果,有效地解决了"伪立体"问题,并且图像模式调整的时候图像亮度变化率小于3.3%。
【图文】：

示意图,立体图像,示意图,出瞳

第6期黄金盆，黄开成等:基于人眼跟踪的立体内容融合显示技术研究使得左右眼同时观看到不同角度的图像，从而获得立体感［7－10］。本文设计的狭缝照明式立体显示结构如图1，整体结构由电子视差光源、LCD面板组成。L1代表电子视差光源的不透光区域宽度，L2代表透光区域宽度。LCD面板显示的是融合图像，左图像像素与右图像像素按列交错排布。电子视差光源产生一系列等效的点光源，点光源光线向不同方向传播透过LCD面板，在空间中形成固定的左右图像出瞳。图1立体图像融合示意图根据图1，本文提出在“伪立体”的情况下，电子视差光源的透光区域往一个方向水平平移，同时保持L1与L2的宽度比不变，这样使得左右图像出瞳也往一个方向水平平移，使得原来位置上是左图像出瞳的变成了右图像出瞳，，原来是右图像出瞳变成了左图像出瞳，此时左眼看到了左图像，右眼看到了右图像，“伪立体”现象消失。这个解决方案带来的问题是出现“伪立体”之后再平移透光区域，观看者看到的立体图由“伪立体”变成正常的立体效果，过程中会有“跳跃”现象，立体效果不连续。基于这个问题，提出跟踪人眼的移动，人眼还没到达“伪立体”区域之前移动透光区域，使得每次透光区域平移距离减小，“跳跃”现象消失。为此，设计电子视差光源中L1、L2关系如式(1):L2∶L1=1∶5(1)电子视差光源的透光区域每次平移L2长的距离，这样就使得融合图像的出瞳每次平移1/6的周期。图2(a)中，灰色矩形区域代表右视点图像出瞳，等分为R1、R2、R3区域，且R2为右视点图像出瞳的中心区域;黑色矩形区域代表左视点图像出瞳，等分为L1、L2、L3，且L2为左视点图像出瞳的中心区域。黑色实线代表立体显示器?

示意图,出瞳,示意图,透光区

囝已劭吹搅?右图像，“伪立体”现象消失。这个解决方案带来的问题是出现“伪立体”之后再平移透光区域，观看者看到的立体图由“伪立体”变成正常的立体效果，过程中会有“跳跃”现象，立体效果不连续。基于这个问题，提出跟踪人眼的移动，人眼还没到达“伪立体”区域之前移动透光区域，使得每次透光区域平移距离减小，“跳跃”现象消失。为此，设计电子视差光源中L1、L2关系如式(1):L2∶L1=1∶5(1)电子视差光源的透光区域每次平移L2长的距离，这样就使得融合图像的出瞳每次平移1/6的周期。图2(a)中，灰色矩形区域代表右视点图像出瞳，等分为R1、R2、R3区域，且R2为右视点图像出瞳的中心区域;黑色矩形区域代表左视点图像出瞳，等分为L1、L2、L3，且L2为左视点图像出瞳的中心区域。黑色实线代表立体显示器的最佳观看位置。右眼在R区域，左眼在L区域，观看到正常的立体效果;右眼在L区域，左眼在R区域观看到“伪立体”效果。为防止“伪立体”效果出现，应该一直保持右眼在右图像出瞳中心区域，左眼在左视点图像出瞳中心区域。如图2(a)所示，当人眼移动到虚线位置时，人眼位置不在融合图像出瞳中心区域，此时移动电子视差光源的透光区域，使得融合图像出瞳平移1/6周期，如图2(b)所示，人眼又重新回到出瞳中心区域，观看到正常立体效果。并且由图2可知，如果想要融合图像出瞳中心覆盖任意区域，需要移动六次透光区域。我们将每次移动透光区域之后形成的融合图像出瞳称为一种“图像模式”，因此共有6种“图像模式”。图2出瞳切换示意图2对应关系测量及计算为使人眼跟踪程序能够配合图像融合算法工作，关键技术是需要精确定位各种图像模式所对应出瞳区域在人眼检测所用?

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