CN112493981B - 一种基于裸眼3d的动态立体视觉检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测系统，包括：控制模块；裸眼3D定向投射模块，与所述控制模块信号连接，用于定向地向被检测者投射检测所需要的图像，所述检测所需要的图像中的每个图像都包括左图像和右图像，所述左图像和右图像具有像素差；交互模块，与所述控制模块信号连接，被检测者观察所述检测所需要的图像并根据观察结果操作所述交互模块，所述交互模块根据发射反馈信号到控制模块，控制模块根据反馈信号判断所述被检测者的立体视功能。

Description

一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测系统和方法

技术领域

本发明涉及裸眼3D检测领域，尤其涉及一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测系统和方法。

背景技术

立体视是基于双眼同时视觉及融合功能基础上，感知深度和3D结构的高级视觉功能，是人类和高等动物在三维空间中后天获得的视觉功能，是从事各种精细工作不可缺少的重要条件之一。自从1838年惠斯登发明了立体镜以来，立体视觉受到越来越多的关注，近年来已逐渐成为作为选择手术时间及评价治疗效果的重要功能性指标。

随着科学技术的不断发展,要求具有高度立体视功能的职业不断增加。如特种兵、各类司机、现代化精密仪器的操作和制造、显徽外科手术等,立体视功能的好坏有直接影响其劳动效率、工作质量和安全.但长期以来,由于种种因素,不仅大多数老百姓、医务工作者,甚至少数眼科医生对于立体视觉的概念还是模糊不清的。

传统立体视检测通常是检测静态立体视，采用最广泛的是Titmus立体视本，其检查距离为40cm，为随机点图，通过偏振光眼镜分离双眼，含三组图片：1)苍蝇定性筛选图视差为800”；2)动物定量图视差分别为400”、200”和100”；3)圆圈定量图由800”-40”分为9级视差。该方法只含单眼深度线索，只能测定局部非中央眼立体视。并且由于眼球是运动的，生活中的立体视多数是动态的，因此静态立体视检测不能完全反映立体视功能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测系统和方法，通过定向投射动态的3D图像，来对被检测者的立体视功能进行检测

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测系统，包括：

控制模块；

裸眼3D定向投射模块，与所述控制模块信号连接，用于定向地向被检测者投射检测所需要的图像，所述检测所需要的图像中的每个图像都包括左图像和右图像，所述左图像和右图像具有像素差；

交互模块，与所述控制模块信号连接，被检测者观察所述检测所需要的图像并根据观察结果操作所述交互模块，所述交互模块发射反馈信号到控制模块，控制模块根据反馈信号判断所述被检测者的立体视功能。

优选地，所述检测所需要的图像包括用于反应深度立体视功能的深度觉立体图像，所述深度觉立体图像包括多个等级的深度觉图像，每个等级的深度觉图像包括一组深度觉立体测试图像和至少三组深度觉立体对照图像，所述深度觉立体测试图像与深度觉立体对照图像的运动深度不同且运动方向相同，所有深度觉立体对照图像的运动深度和运动方向均相同，每组深度觉立体测试图像包括深度觉立体测试左图像和深度觉立体测试右图像，所述深度觉立体测试左图像与深度觉立体测试右图像具有像素差，每组深度觉立体对照图像包括深度觉立体对照左图像和深度觉立体对照右图像，所述深度觉对照左图像和深度觉立体对照右图像具有像素差，深度觉立体测试左图像与深度觉立体测试右图像的像素差和深度觉对照左图像与深度觉立体对照右图像的像素差不同。

优选地，所述检测所需要的图像还包括运动觉立体图像，所述运动觉立体图像包括多个等级的运动觉图像，每个等级的运动觉图像包括一组运动觉立体测试图像和至少三组运动觉立体对照图像，所述运动觉立体测试图像与运动觉立体对照图像的运动方向不同且运动深度相同，所有运动觉立体对照图像的运动方向和运动深度相同，每组运动觉立体测试图像包括运动觉立体测试左图像和运动觉立体测试右图像，所述运动觉立体测试左图像与运动觉立体测试右图像具有像素差，每组运动觉立体对照图像包括运动觉立体对照左图像和运动觉立体对照右图像，所述运动觉立体对照左图像和运动觉立体对照右图像存在像素差，所述运动觉立体测试左图像与运动觉立体测试右图像的像素差和所述运动觉立体对照左图像与运动觉立体对照右图像的像素差不同。

优选地，所述检测所需要的图像还包括深度运动觉立体图像，所述深度运动觉立体图像包括多个等级的深度运动觉图像，每个等级的深度运动觉图像包括一组深度运动觉立体测试图像和至少三组深度运动觉立体对照图像，所述深度运动觉立体测试图像与深度运动觉立体对照图像的运动方向不同且运动深度不同，所有深度运动觉立体对照图像的运动方向和运动深度相同，每组深度运动觉立体测试图像包括深度运动觉立体测试左图像和深度运动觉立体测试右图像，所述深度运动觉立体测试左图像与深度运动觉立体测试右图像具有像素差，每组深度运动觉立体对照图像包括深度运动觉立体对照左图像和深度运动觉立体对照右图像，所述深度运动觉立体对照左图像和深度运动觉立体对照右图像存在像素差，所述深度运动觉立体测试左图像与深度运动觉立体测试右图像的像素差和所述深度运动觉立体对照左图像与深度运动觉立体对照右图像的像素差不同。

本发明还公开了一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测方法，采用上述检测系统，包括如下步骤：

步骤一：被检测人员站在所述裸眼3D定向投射模块的正前方；

步骤二：操作所述交互模块，所述交互模块向控制模块发出开始检测的信号，控制模块控制所述裸眼3D定向投射模块投射所述检测所需要的图像；

步骤三：被检测人员根据观察到的所述检测所需要的图像的情况反馈到所述交互模块，所述交互模块根据被检测人员的反馈将反馈信息发送到所述控制模块；

步骤四：控制模块根据反馈信息判断被检测者的立体视功能。

优选地，在步骤二中，所述裸眼3D定向投射模块依次投射深度觉图像、运动觉图像以及深度运动觉图像以对被检测者的深度立体视功能、运动立体视功能以及深度运动立体视功能进行检测。

优选地，所述深度觉图像、运动觉图像以及深度运动觉图像均具有多组以对应不同的等级，等级越高，对应的深度立体视功能、运动立体视功能以及深度运动立体视功能越好，在步骤二中，沿着等级从低到高的顺序投射深度觉图像、运动觉图像以及深度运动觉图像。

优选地，在步骤三中，在对深度立体视功能、运动立体视功能以及深度运动立体视功能中的每一个功能进行检测时，被检测人员对对应的图像进行观察，并将每一次的观察结果反馈到交互模块，交互模块将反馈信息发送到控制模块，在步骤四中，控制模块根据反馈信息判断观察结果是否准确，如果准确，继续执行步骤三对更高等级的图像进行观察，直到观察结果不准确或者对应某一功能的所有等级的图像观察完毕，当观察结果不准确时，以观察结果不准确对应等级的前一等级来判断所述某一功能的好坏。

优选地，所述深度觉图像、运动觉图像以及深度运动觉图像中的每一类图像中的每一个等级均包括三组图像，每一组图像均包括一组测试图像和三组对照图像，在步骤四中，当控制模块根据反馈信息判断所述三组图像中的至少两组的观察结果时准确的，控制模块控制裸眼3D定向投射模块投射后一等级的图像。

优选地，所述立体视功能的好坏通过锐度来体现，所述锐度通过以下公式计算：

所述裸眼3D定向投射装置的横向尺寸由裸眼3D定向投射装置本身的尺寸决定，所述裸眼3D定向投射装置的横向像素点数由裸眼3D定向投射装置本身的横向像素点数决定，所述像素差由图像确定，所述观察距离为被检测者与所述裸眼3D定向投射装置之间的距离。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

该系统能够实现对立体视功能的动态检测。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例的原理图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测系统，包括控制模块以及与控制模块信号连接的裸眼3D定向投射模块和交互模块。

所述裸眼3D定向投射模块，用于定向地投射动态立体视觉图像，所述动态立体视觉图像包括动态立体视觉左图像和动态立体视觉右图像，被检测者的左眼只能观察到动态立体视觉左图像，右眼只能观察到动态立体视觉右图像。当然，实际使用中，裸眼3D定向投射装置也可以投放静态图像以及平面图像，所述裸眼3D定向投射模块采用现有技术。所述裸眼3D定向投射模块投射的图像可以由所述控制模块来控制。

对于所述交互模块，被检测者将观察到的动态立体视觉图像的情况反馈到交互模块，所述交互模块可以将被检测者反馈的所述情况发送到控制模块。所述交互模块可以为智能手机，在智能手机上安装有操作软件，被检测者操作操作软件，能够将观察到的所述情况进行反馈。控制模块在接收到反馈信号之后，根据反馈信号判断被检测者的动态立体视功能。所述动态立体视功能包括深度立体视功能、运动立体视功能、深度运动立体视功能，为此在检测时，需要对每个立体视功能进行检测。所述控制模块可以采用现有技术中的PC电脑。所述交互模块与控制模块可以通过蓝牙、无线网络、有线电以及有线网络等其中的一种方式进行连接。

在对深度立体视功能进行检测时，需要采用深度觉图像，深度觉图像包括深度觉测试图像和深度觉对照图像，在裸眼3D定向投射模块进行投射时，同时投射四组图像，四组图像中包括一组深度觉测试图像和三组深度觉对照图像，三组深度觉对照图像的运动深度相同且与一组深度觉测试图像的运动深度不同，被检测者从四组图像中分辨深度觉测试图像，当能够分辨出深度觉测试图像时，通过交互模块发出能够分辨的反馈信号，且此时进入下一等级深度立体视功能检测，在下一等级检测时，三组对照图像的运动深度不变，一组深度觉测试图像的运动深度与三组对照图像的运动深度的深度差变小，即运动深度更加接近，被检测者再次进行分辨，如果还能够分辨，继续进入下一等级的检测。当在某一等级检测时，被检测者不能分辨出深度觉测试图像，控制模块根据反馈信号将前一等级对应的确定被检测者的深度立体视功能。上述等级的检测类似于现有技术中视力的检测，观察者依次从大到小观察“E”标，当观察不到某一大小的“E”标时，则将前一大小的“E”标对应的视力作为被检测者的视力。

为了能够达到立体的效果，每个深度觉测试图像和对照图像均包括深度觉左图像和深度觉右图像，所述深度觉左图像和深度觉右图像具有视差，所述视差使得图像具有立体效果，深度觉测试图像与深度觉对照图像的视差不同以使得运动深度不同。为了保证运动不对运动深度产生影响，将深度觉测试图像与深度觉对照图像的运动方向或者路径设置为相同。

在对运动立体视功能进行检测时，需要采用运动觉图像，运动觉图像包括运动觉测试图像和运动觉对照图像，在裸眼3D定向投射模块进行投射时，同时投射四组图像，四组图像中包括一组运动觉测试图像和三组运动觉对照图像，三组运动觉对照图像的运动方向和运动路径向相同，一组运动觉测试图像与三组运动觉对照图像的运动方向和运动路径不同，被检测者从四组图像中分辨运动觉测试图像，当能够分辨出运动觉测试图像时，通过交互模块发出能够分辨的反馈信号，且此时进入下一等级运动立体视功能检测，在下一等级检测时，三组对照图像的运动方向和运动路径不变，一组运动觉测试图像的运动方向和运动路径与三组对照图像的运动方向和运动路径的偏差变小，即运动方向和运动路径更加接近，被检测者再次进行分辨，如果还能够分辨，继续进入下一等级的检测。当在某一等级检测时，被检测者不能分辨出运动觉测试图像，控制模块根据反馈信号确定被检测者的运动立体视功能。优选地，可以将运动觉对照图像的运动设置为左右运动，将运动觉对照图像的运动设置有呈Z字形运动。

为了能够达到立体的效果，每个运动觉测试图像和对照图像均包括运动觉左图像和运动觉右图像，所述运动觉左图像和运动觉右图像具有视差，所述视差使得图像具有立体效果，运动觉测试图像与运动觉对照图像的视差相同以保证图像深度不会对运动立体视功能的检测产生影响。

在对深度运动立体视功能进行检测时，需要采用深度运动觉图像，深度运动觉图像包括深度运动觉测试图像和深度运动觉对照图像，在裸眼3D定向投射模块进行投射时，同时投射四组图像，四组图像中包括一组深度运动觉测试图像和三组深度运动觉对照图像，三组深度运动觉对照图像的运动方向、运动路径向以及运动深度相同，一组深度运动觉测试图像与三组深度运动觉对照图像的运动方向、运动路径以及运动深度不同，被检测者从四组图像中分辨深度运动觉测试图像，当能够分辨出深度运动觉测试图像时，通过交互模块发出能够分辨的反馈信号，且此时进入下一等级深度运动立体视功能检测，在下一等级检测时，三组对照图像的运动方向、运动路径、运动深度不变，一组深度运动觉测试图像的运动方向、运动路径、运动深度与三组对照图像的运动方向和运动路径的偏差变小，即运动方向、运动路径、运动深度更加接近，被检测者再次进行分辨，如果还能够分辨，继续进入下一等级的检测。当在某一等级检测时，被检测者不能分辨出运动觉测试图像，控制模块根据反馈信号确定被检测者的深度运动立体视功能。

为了能够达到立体的效果，每个深度运动觉测试图像和对照图像均包括深度运动觉左图像和深度运动觉右图像，所述深度运动觉左图像和深度运动觉右图像具有视差，所述视差使得图像具有立体效果。

具体地，在所述操作软件上可以显示与当前所述裸眼3D定向投射装置投射的图像的相对位置相同的图像，只是相对位置相同，图像的大小以及深度和动作不显示，被检测者可以根据在裸眼3D定向投射装置投射的图像中分辨出的测试图像的位置点击操作软件上对应位置的图像，操作软件通过交互模块向控制模块发送反馈信号，所述反馈信号即为测试图像的位置，控制模块将被检测者反馈的测试图像的位置与实际的图像位置进行对比，如果被检测者反馈的测试图像的位置与实际的图像位置一致，说明被检测者能够分辨出当前等级的图像，则认为被检测者的对应的立体视功能达到对应的等级，如果被检测者反馈的测试图像的位置与实际的图像位置不一致，说明被检测者不能分辨出当前等级的图像，则认为被检测者的对应的立体视功不能达到对应的等级。

所述视差的计算公式为：

所述裸眼3D定向投射装置的横向尺寸由装置本身的尺寸决定，当裸眼3D定向投射装置确定时，所述横向尺寸就确定了。所述裸眼3D定向投射装置的横向像素点数由裸眼3D定向投射装置本身的横向像素点数决定，所述像素差由图像确定，上述的所有图像在进行检测之前都是确定的，因此所述横向像素点数和像素差在检测之前也是确定的。也就是，在检测之前每个图像的左图像与右图像的视差都是确定的。

所述控制装置在接收到反馈信号后，控制装置以锐度作为立体视功能的参数，锐度的计算公式如下：

所述视差为在被检测者无法分辨的某一等级的前一等级的图像的视差，如果所述某一等级为第一等级，即被检测者一开始就无法分辨，则输出大于第一等级的立体锐度，大于第一等级的立体锐度可以预存在控制模块内。所述观察距离为被检测者与所述裸眼3D定向投射装置之间的距离，可以通过设置在3D定向投射装置上的测距传感器获取。所述锐度可以在交互模块的控制软件的界面上显示。

进一步，在进行某一功能检测时，可以在每一等级采用多组图像，例如，在进行深度立体视功能检测时，每一等级可以采用三组图像，每一组图像都包括一组测试图像和三组对照图像，在进行某一等级检测时，如果被检测者从三组图像中能够分别出两组图像，则控制模块认为能够分辨出该等级的图像，则进入下一等级。运动立体视功能和深度运动立体视功能的检测也是如此。

每一等级的四个图像在裸眼3D定向投射装置中的相对位置为上方、下方、左方、右方，测试图像在四个位置中随机出现。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测系统，其特征在于，包括：

控制模块；

裸眼3D定向投射模块，与所述控制模块信号连接，用于定向地向被检测者投射检测所需要的图像，所述检测所需要的图像中的每个图像都包括左图像和右图像，所述左图像和右图像具有像素差；

交互模块，与所述控制模块信号连接，被检测者观察所述检测所需要的图像并根据观察结果操作所述交互模块，所述交互模块发射反馈信号到控制模块，控制模块根据反馈信号判断所述被检测者的立体视功能；

所述检测所需要的图像包括用于反应深度立体视功能的深度觉立体图像，所述深度觉立体图像包括多个等级的深度觉图像，每个等级的深度觉图像包括一组深度觉立体测试图像和至少三组深度觉立体对照图像，所述深度觉立体测试图像与深度觉立体对照图像的运动深度不同且运动方向相同，所有深度觉立体对照图像的运动深度和运动方向均相同，每组深度觉立体测试图像包括深度觉立体测试左图像和深度觉立体测试右图像，所述深度觉立体测试左图像与深度觉立体测试右图像具有像素差，每组深度觉立体对照图像包括深度觉立体对照左图像和深度觉立体对照右图像，所述深度觉立体对照左图像和深度觉立体对照右图像具有像素差，深度觉立体测试左图像与深度觉立体测试右图像的像素差和深度觉立体对照左图像与深度觉立体对照右图像的像素差不同；

所述检测所需要的图像还包括运动觉立体图像，所述运动觉立体图像包括多个等级的运动觉图像，每个等级的运动觉图像包括一组运动觉立体测试图像和至少三组运动觉立体对照图像，所述运动觉立体测试图像与运动觉立体对照图像的运动方向不同且运动深度相同，所有运动觉立体对照图像的运动方向和运动深度相同，每组运动觉立体测试图像包括运动觉立体测试左图像和运动觉立体测试右图像，所述运动觉立体测试左图像与运动觉立体测试右图像具有像素差，每组运动觉立体对照图像包括运动觉立体对照左图像和运动觉立体对照右图像，所述运动觉立体对照左图像和运动觉立体对照右图像存在像素差，所述运动觉立体测试左图像与运动觉立体测试右图像的像素差和所述运动觉立体对照左图像与运动觉立体对照右图像的像素差相同。

2.根据权利要求1所述的一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测系统，其特征在于，所述检测所需要的图像还包括深度运动觉立体图像，所述深度运动觉立体图像包括多个等级的深度运动觉图像，每个等级的深度运动觉图像包括一组深度运动觉立体测试图像和至少三组深度运动觉立体对照图像，所述深度运动觉立体测试图像与深度运动觉立体对照图像的运动方向不同且运动深度不同，所有深度运动觉立体对照图像的运动方向和运动深度相同，每组深度运动觉立体测试图像包括深度运动觉立体测试左图像和深度运动觉立体测试右图像，所述深度运动觉立体测试左图像与深度运动觉立体测试右图像具有像素差，每组深度运动觉立体对照图像包括深度运动觉立体对照左图像和深度运动觉立体对照右图像，所述深度运动觉立体对照左图像和深度运动觉立体对照右图像存在像素差，所述深度运动觉立体测试左图像与深度运动觉立体测试右图像的像素差和所述深度运动觉立体对照左图像与深度运动觉立体对照右图像的像素差不同。

3.一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测方法，采用权利要求2所述的一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：被检测人员站在所述裸眼3D定向投射模块的正前方；

步骤二：操作所述交互模块，所述交互模块向控制模块发出开始检测的信号，控制模块控制所述裸眼3D定向投射模块投射所述检测所需要的图像；

步骤三：被检测人员根据观察到的所述检测所需要的图像的情况反馈到所述交互模块，所述交互模块根据被检测人员的反馈将反馈信息发送到所述控制模块；

步骤四：控制模块根据反馈信息判断被检测者的立体视功能。

4.根据权利要求3所述的一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测方法，其特征在于，在步骤二中，所述裸眼3D定向投射模块依次投射深度觉图像、运动觉图像以及深度运动觉图像以对被检测者的深度立体视功能、运动立体视功能以及深度运动立体视功能进行检测。

5.根据权利要求4所述的一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测方法，其特征在于，所述深度觉图像、运动觉图像以及深度运动觉图像均具有多组以对应不同的等级，等级越高，对应的深度立体视功能、运动立体视功能以及深度运动立体视功能越好，在步骤二中，沿着等级从低到高的顺序投射深度觉图像、运动觉图像以及深度运动觉图像。

6.根据权利要求5所述的一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测方法，其特征在于，在步骤三中，在对深度立体视功能、运动立体视功能以及深度运动立体视功能中的每一个功能进行检测时，被检测人员对对应的图像进行观察，并将每一次的观察结果反馈到交互模块，交互模块将反馈信息发送到控制模块，在步骤四中，控制模块根据反馈信息判断观察结果是否准确，如果准确，继续执行步骤三对更高等级的图像进行观察，直到观察结果不准确或者对应某一功能的所有等级的图像观察完毕，当观察结果不准确时，以观察结果不准确对应等级的前一等级来判断所述某一功能的好坏。

7.根据权利要求6所述的一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测方法，其特征在于，所述深度觉图像、运动觉图像以及深度运动觉图像中的每一类图像中的每一个等级均包括三组图像，每一组图像均包括一组测试图像和三组对照图像，在步骤四中，当控制模块根据反馈信息判断所述三组图像中的至少两组的观察结果为准确时，控制模块控制裸眼3D定向投射模块投射后一等级的图像。

8.根据权利要求7所述的一种基于裸眼3D的动态立体视觉检测方法，其特征在于，所述立体视功能的好坏通过锐度来体现，所述锐度通过以下公式计算：

所述裸眼3D定向投射模块的横向尺寸由裸眼3D定向投射模块本身的尺寸决定，所述裸眼3D定向投射模块的横向像素点数由裸眼3D定向投射模块本身的横向像素点数决定，所述像素差由图像确定，所述观察距离为被检测者与所述裸眼3D定向投射模块之间的距离。

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