CN102122075A - 基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统和方法 - Google Patents

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张琦
史浩
秦文
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Abstract

本发明公开了一种基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统和方法，包括一台投影仪，一块柱透镜屏幕，一台三维微调架机械装置，一台计算机和一台摄像机，三维微调架机械装置调整上述投影仪与柱透镜屏幕之间位置，柱透镜屏幕由一层柱透镜光栅板和一层漫射层构成，将投影仪连接到计算机，计算机通过图像采集卡与摄像机连接。本发明的方法是采用上述系统进行评价操作，其步骤如下：（1）调试上述基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统；（2）计算投影立体可视区域中图像之间相互串扰度。该系统和方法利用摄像机作为亮度传感器，可以直观、准确的判断投影立体可视区域中图像间相互串扰程度。

Description

基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统和方法
技术领域
本发明涉及一种基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统和方法。
背景技术
三维显示技术通常分为眼镜式三维显示技术和裸眼三维显示技术两大类。眼镜式三维显示技术需要观看者佩戴眼镜、头盔等此类辅助设备，影响了观看的舒适度。裸眼三维显示技术对显示源进行了技术改进，从而使观看者脱离了辅助设备的束缚，并能够同时供多人观看。投影三维显示技术是裸眼三维显示技术中的一种，它不同于接触式的裸眼三维显示技术，后者受到液晶平板技术发展的制约，目前还不能实现真正意义上的大屏幕三维显示，投影三维显示技术相对于接触式立体显示技术具有更好的调整开放的特性，更适合用于在研究阶段的理论分析。
投影三维显示效果的好坏取决于左右眼是否能够分别看到各自对应的视图，如果立体可视区域的图像存在严重的相互串扰，眼睛将接收不到对应视点的图像，人脑就无法进行立体融合。因此，对于所设计的投影三维显示系统，需要找出一种准确的立体显示效果的评价方法来评价立体可视区域中图像间的相互串扰程度。主观评价方法主要依靠人眼对显示的景物深度感进行评价，没有一个对立体显示效果深度感的准确描述，所以需要使用客观的描述方法来评价立体可视区域的图像相互串扰的程度。传统的方法是使用亮度传感器来测量接触式显示器周围的亮度分布，用亮度的相对值来表示立体显示器的测量特性，这种方法只是在观察区域的一个横向位置进行检测，从而无法完整地体现立体显示器观察区域的显示特性，也无法使用一个具体的量值来评价立体显示效果。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统和方法，它利用摄像机作为亮度传感器，准确地获取左右眼可视区域的显示状况，而且能够根据左右眼可视区域的显示状况对可视区域串扰进行客观、准确的判断。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统，包括一台投影仪，一块柱透镜屏幕，一台三维微调架机械装置，一台计算机和一台摄像机，柱透镜屏幕由一层柱透镜光栅板和覆盖在柱透镜光栅板表面的一层漫射层构成，柱透镜屏幕位于投影仪和摄像机的中间，其中，投影仪装在三维微调架机械装置上，用于调整上述投影仪与柱透镜屏幕之间位置，将投影仪连接到计算机，计算机通过图像采集卡与摄像机连接。
一种基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价方法，采用上述基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统进行评价操作，其特征在于，具体步骤如下：
（1）、调试上述基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统，其具体步骤如下：
（1-1）、先用投影仪投射校准图像，校准图像由单像素宽度的黑白条纹组成，条纹纵向黑白相间；
（1-2）、用一台三维微调架机械装置调整投影仪与柱透镜屏幕之间的位置，判断其调整位置是否调整至柱透镜屏幕的投射图像显示区域为全黑或全白区域，若柱透镜屏幕的投射图像显示区域为全黑或全白区域，则转步骤（2），否则继续其调整位置直至投射图像显示区域为全黑或全白区域；
（2）、计算投影立体可视区域中图像之间相互串扰度；
（2-1）、将计算机中的合成图像通过投影仪投影到柱透镜屏幕上；
（2-2）、放置在柱透镜屏幕之前的摄像机分别获取左、右眼在立体可视区域中的视点图像；
（2-3）、通过摄像机获取左、右眼视点图像，分别计算左、右眼视点图像亮度分量；
（2-4）、计算左眼视点图像亮度分量与右眼视点图像亮度分量之间的比值，该比值为立体可视区域图像串扰度，可用于描述立体可视区域图像相互间串扰的程度。
本发明的基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统和方法与现有技术相比，具有如下突出的实质特点和显著优点：
①、利用摄像机作为亮度传感器，可以方便准确地获取左右眼可视区域的显示状况；
②、使用柱透镜栅板作为屏幕，既是作为投影屏幕使用，也是作为光路转换器，起光学分像作用；
③、测量简单，只需获取左右眼可视区域的图像，通过计算这两个区域的亮度比值就可以直观、准确的判断投影立体可视区域中图像间相互串扰的情况。
附图说明
图1是本发明的基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统的结构示意图；
图2是本发明的基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价方法中步骤（1）所述的调试系统的流程图；
图3是本发明的基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价方法中步骤（1）所述的计算投影立体可视区域中图像之间相互串扰度的流程图；
图4是柱透镜光栅的校准图像单像素宽度的黑白条纹分布图；
图5是柱透镜光栅使显示区域呈现全黑或全白分布图；
图6是立体可视区域内对应左眼区的CCD结果图；
图7是立体可视区域内对应右眼区的CCD结果图；
图8是左眼区亮度分布曲线图；
图9是右眼区亮度分布曲线图。
具体实施方式
本发明的一个优选实例结合附图说明如下：参见图1，本发明的一种基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统，包括一台投影仪1，一块柱透镜屏幕2，一台三维微调架机械装置3，一台计算机4和一台摄像机5，柱透镜屏幕2由一层柱透镜光栅板21和覆盖在柱透镜光栅板表面的一层漫射层22构成，柱透镜屏幕2位于投影仪1和摄像机5的中间，其中，投影仪1装在三维微调架机械装置3上，用于调整上述投影仪1与柱透镜屏幕2之间位置，将投影仪1连接到计算机4，计算机4通过图像采集卡与摄像机5连接。
一种基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价方法，采用上述的基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统进行评价操作，其特征在于具体步骤如下：
（1）、调试上述的基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统，其具体步骤如下：
（1-1）、先用投影仪1投射校准图像，如图4所示，校准图像由单像素宽度的黑白条纹组成，条纹纵向黑白相间；
（1-2）、用一台三维微调架机械装置3调整投影仪1与柱透镜屏幕2之间的位置，判断其调整位置是否调整至柱透镜屏幕2的投射图像显示区域为全黑或全白区域，若柱透镜屏幕2的投射图像显示区域为全黑或全白区域，则转步骤（2），否则继续其调整位置直至投射图像显示区域为全黑或全白区域，如图5所示；
（2）、计算投影立体可视区域中图像之间相互串扰度，
（2-1）、将计算机4中的合成图像通过投影仪1投影到柱透镜屏幕2上；
（2-2）、放置在柱透镜屏幕2之前的摄像机5分别获取左、右眼在立体可视区域中的视点图像，如图6、图7所示；
（2-3）、通过摄像机5获取的左、右眼视点图像，得出左、右眼视点的亮度曲线图，如图8、9所示，分别计算左、右眼视点图像亮度分量；
（2-4）、计算左眼视点图像亮度分量与右眼视点图像亮度分量之间的比值，该比值为立体可视区域图像串扰度，可用于描述立体可视区域图像相互间串扰的程度。
所述的计算左眼视点图像亮度分量与右眼视点图像亮度分量之间的比值，其具体计算如下：
设左、右眼视点图像亮度L是颜色R(Red)、G(Green)、B(Blue)分量的函数，由三基色构成的颜色，每种基色对亮度的贡献不同， 由于矩形视点图像使用了单一的红色，判断视点图像亮度时只需要检测出像素颜色的r分量（即红色分量）即可。以左眼区和右眼区两个亮度的比值，记为                                                
Figure 758057DEST_PATH_IMAGE001
，其计算式为：
Figure 593027DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 85188DEST_PATH_IMAGE003
表示左眼区图像的亮度均值，
Figure 326814DEST_PATH_IMAGE004
表示右眼区时图像的亮度均值。
为了进一步说明立体可视区域中图像相互串扰的程度，采用计算机图像处理方法读取图像中像素的红色分量值，同时以像素的平面坐标作为x、y坐标，红色分量的亮度值作为z坐标，绘制出CCD获取图像的亮度分布曲线图，如图8、9所示，图 8对应左眼区，图9对应右眼区。
从亮度分布曲线中可以得到，左眼区时左眼图像的亮度均值为254，右眼图像的亮度平均值为26.4。
亮度比值
Figure 601937DEST_PATH_IMAGE005
。
右眼区时右眼图像的亮度均值为253， 左眼图像的亮度平均值为24.5。
亮度比值。
上述计算结果表明，两眼图像的分离效果显著。
在实际应用中，两视点图像的视差在几十个像素范围之内，通常觉察不到亮度较小的图像，由于左右眼获取亮度的明显差异，可以很好地完成双眼分像的功能。根据经验数值，三维显示中当亮度比值大于10就能代表三维显示效果的性能优良。本实验过程中亮度比值达到10.3，在实际客观评判中已具有良好的三维显示效果。

Claims (3)

1.一种基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统，包括一台投影仪（1），一块柱透镜屏幕（2），一台三维微调架机械装置（3），一台计算机（4）和一台摄像机（5），柱透镜屏幕（2）由一层柱透镜光栅板（21）和覆盖在柱透镜光栅板表面的一层漫射层（22）构成，柱透镜屏幕（2）位于投影仪（1）和摄像机（5）的中间，其中，投影仪（1）装在三维微调架机械装置（3）上，用于调整上述投影仪（1）与柱透镜屏幕（2）之间位置，将投影仪（1）连接到计算机（4），计算机（4）通过图像采集卡与摄像机（5）连接。
2.一种基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价方法，采用根据权利要求1所述的基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统进行评价，其特征在于具体步骤如下：
A.调试上述的基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价系统，其具体步骤如下：
a.先用投影仪（1）投射校准图像，校准图像由单像素宽度的黑白条纹组成，条纹纵向黑白相间；
b.用一台三维微调架机械装置（3）调整投影仪（1）与柱透镜屏幕（2）之间的位置，判断其调整位置是否调整至柱透镜屏幕（2）的投射图像显示区域为全黑或全白区域，若柱透镜屏幕（2）的投射图像显示区域为全黑或全白区域，则转步骤B，否则继续其调整位置直至投射图像显示区域为全黑或全白区域；
B.计算投影立体可视区域中图像之间相互串扰度：
a.将计算机（4）中的合成图像通过投影仪（1）投影到柱透镜屏幕（2）上；
b.放置在柱透镜屏幕（2）之前的摄像机（5）分别获取左、右眼在立体可视区域中的视点图像；
c.通过摄像机（5）获取的左、右眼视点图像，得出左、右眼视点的亮度曲线图，分别计算左、右眼视点图像亮度分量；
d.计算左眼视点图像亮度分量与右眼视点图像亮度分量之间的比值，该比值作为立体可视区域图像串扰程度。
3.根据权利要求1所述的基于投影立体可视区域中图像间相互串扰的评价方法，其特征在于所述步骤B中d步骤中所述的计算左眼视点图像亮度分量与右眼视点图像亮度分量之间的比值的具体计算方法如下：设左、右眼视点图像亮度L是颜色R(Red)、G(Green)、B(Blue)分量的函数，由三基色构成的颜色，每种基色对亮度的贡献不同，判断视点图像亮度时只需要检测出像素颜色的r分量；以左眼区和右眼区两个亮度的比值，记为                                                
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，其计算式为： 
其中，表示左眼区图像的亮度均值，
Figure 938221DEST_PATH_IMAGE004
表示右眼区时图像的亮度均值。
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