CN114821436B

CN114821436B - 沉浸式视频终端评价检测方法及系统

Info

Publication number: CN114821436B
Application number: CN202210493460.7A
Authority: CN
Inventors: 张恒; 欧阳玥; 周屹
Original assignee: China Radio And Television Integration Beijing Technology Co ltd; RADIO FILM AND TELEVISION DESIGN AND RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: China Radio And Television Integration Beijing Technology Co ltd; China Radio Film And Television Design And Research Institute Co ltd
Priority date: 2022-05-07
Filing date: 2022-05-07
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2042-05-07
Also published as: CN114821436A

Abstract

本发明涉及视频技术领域，具体涉及一种沉浸式视频终端评价检测方法及系统，包括以下步骤：建立相对坐标基准并在中心区域设置坐标准点，将沉浸式终端模型数据离散点集拟合为椭圆曲线；检测时，通过软件自动识别算法，将座椅的坐标计算出来，通过算法模拟出实际观众的视觉中心根据观看位置计算水平和垂直视场角，同时计算长半轴贴合指数和短半轴贴合指数；判断长半轴贴合指数和短半轴贴合指数的乘积，根据结果得到画面沉浸和舒适度参数。本发明对于柱面幕型的即可直接使用椭圆公式计算；对于第二种类型的将取其最大内切椭球作为沉浸式视频终端画面包围感的评价模型，进而开发沉浸式视频终端画面包围感的评价检测系统。

Description

沉浸式视频终端评价检测方法及系统

技术领域

本发明涉及视频技术领域，具体涉及一种沉浸式视频终端评价检测方法及系统。

背景技术

按照国家广播电视总局2020年8月发布的“5G高新视频-沉浸式视频技术白皮书(2020)”，沉浸式视频指的是一种采用裸眼观看方式获得身临其境感受，呈现画面覆盖人眼至少120°(水平)×70°(垂直)视场角的视频系统及具备三维声的音频系统。

画面包围感的评价指标：水平视角大于120d，垂直视角大于70d。根据“白皮书”提出的球幕、环幕、三折幕等沉浸式视频系统画面诸多形式，本文将其分为两大类，一类是柱面的，一类是球面显示终端、多平面显示终端和其他异形终端，对于弧形的即可直接使用公式计算；对于第二种类型的本文将取其最大内切椭球作为数据计算基础。

因此本文提出了一种包围感贴合指数的算法，作为包围感基本评价的数据指标的补充。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种沉浸式视频终端评价检测方法及系统，用于解决上述问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明提供了一种沉浸式视频终端评价检测方法，包括以下步骤：

S1建立相对坐标基准并在中心区域设置坐标准点，将沉浸式终端模型数据离散点集拟合为椭圆曲线；

S2检测时，通过软件自动识别算法，将座椅的坐标计算出来，通过算法模拟出实际观众的视觉中心

S3根据观看位置计算水平和垂直视场角，同时计算长半轴贴合指数和短半轴贴合指数；

S4判断长半轴贴合指数和短半轴贴合指数的乘积，根据结果得到沉浸和舒适度；

其中，当使用椭球方程时，可变换为X/Y/Z半轴贴合指数。

更进一步的，所述方法中，建立相对坐标基准，在场地中心区域设置坐标基准点(0，0)；经过区域分割后的沉浸式终端模型数据可视为呈椭圆柱面分布且其走向与X轴平行，因此，利用模型的Y、Z坐标即可将离散点集拟合为椭圆曲线，拟合方程为：

式中，a，b分别表示拟合椭圆的长、短半轴；(y₀，z₀)为拟合椭圆的中心坐标。

更进一步的，所述方法中，将式(1)转化为线性平差模型解箅：

m₀ y²+m₁ y+m₂ z²+m₃ z-1＝0 (2)

由式(2)解箅出的4个参数m₀、m₁、m₂、m₃，可得拟合椭圆的中心坐标、长半轴、短半轴；椭球中心即为a所设置的基准点(0，0)。

更进一步的，所述方法中，所述方法进行贴合感指数的计算时，长半轴贴合指数

短半轴贴合指数

式中L为观看者到同一高度屏幕上特征点的距离。

更进一步的，所述方法中，特征点取椭球上的左上、左中、左下、中、中上中下、右中、右上、右下九个点，利用模型特征点的X、Y、Z坐标即可将离散点集拟合为椭球方程，拟合方程为：

式中，A，B、C分别表示拟合椭球的X半轴、Y半轴、Z半轴；

(x₀、y₀，z₀)为拟合椭球的中心坐标，本实验将最佳观看位置设为与此椭球中心重合。

将式(1)转化为线性平差模型解箅：

x²+ay²+bz²++cx+dy+ez+f＝0 (2)

由式(2)解箅出的6个参数a、b、c、d、e、f。

其中

c＝-2x₀；

更进一步的，所述方法中，贴合感指数i＝i₁×i₂；数值越接近1说明其越让人沉浸和舒适。

更进一步的，所述方法中，基本指标分四级具体如下：

A-为不符合包围感要求，VA＜＝70&HA＜＝120；

A为基本符合包围感要求70＜VA＜＝90，120＜HA＜＝150；

A+为符合包围感要90＜VA＜＝120，150＜HA＜＝180；

A++为非常符合包围感要求VA＞120，HA＞180。

更进一步的，所述方法中，在场地中心区域设置坐标基准点(0，0)，以测站为中心建立平面直角坐标系，然后使用经校核的三维激光扫描仪进行沉浸式视频终端所在空间进行测量，根据场地大小，设置1个或多个测站，通过测站的数据拼接拟合，建立沉浸式视频空间点云数据模型。

更进一步的，所述方法中，将点云数据进行滤波、除噪处理后，进行模型的坐标系统变换，定义XYZ轴，通过软件自动识别算法，将座椅的坐标计算出来，通过算法模拟出实际观众的视觉中心，计算出贴合指数。

第二方面，本发明提供了一种沉浸式视频终端评价检测系统，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述存储器与所述处理器耦接，且所述处理器执行所述计算机程序时，实现第一方面所述的沉浸式视频终端评价检测方法的步骤。

本发明的有益效果为：

本发明根据“白皮书”提出的球幕、环幕、三折幕等沉浸式视频系统画面诸多形式，将其分为两大类，一类是柱面的，一类是如球面显示终端、多平面显示终端和其他异形终端的，对于第一类的即可直接使用公式计算；对于第二种类型的将取其最大内切椭球作为数据计算基础，进而呈现画面覆盖人眼至少120°(水平)×70°(垂直)。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种沉浸式视频终端评价检测方法的原理步骤图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参照图1所示，本发明提供了一种沉浸式视频终端评价检测方法，包括以下步骤：

S4判断长半轴贴合指数和短半轴贴合指数的乘积，根据结果得到沉浸和舒适度。

本实施例基本指标分四级具体如下：

A-为不符合包围感要求，VA＜＝70&HA＜＝120；

A为基本符合包围感要求70＜VA＜＝90，120＜HA＜＝150；

A+为符合包围感要90＜VA＜＝120，150＜HA＜＝180；

A++为非常符合包围感要求VA＞120，HA＞180。

实施例2

在具体实施层面，本实施例增加了包围感贴合度指数i，用于对包围感基本评价指标进行补充评价。计算步骤如下：

建立相对坐标基准，在场地中心区域设置坐标基准点(0，0)；

经过区域分割后的沉浸式终端模型数据可视为呈椭圆柱面分布且其走向与X轴平行，因此，利用模型的Y、Z坐标即可将离散点集拟合为椭圆曲线，拟合方程为：

将式(1)转化为线性平差模型解箅：

m₀ y²+m₁ y+m₂ z²+m₃ z-1＝0 (2)

由式(2)解箅出的4个参数m₀、m₁、m₂、m₃，可得拟合椭圆的中心坐标、长半轴、短半轴；椭球中心即为a)所设置的基准点(0，0)。

根据观看的位置，计算水平和垂直视场角；

贴合感指数的计算，长半轴贴合指数

短半轴贴合指数

式中L为观看者到同一高度屏幕上特征点的距离，为客观评价，特征点取椭球上9个，分别为左上、左中、左下、中、中上中下、右中、右上、右下九个点。

贴合感指数i＝i₁×i₂；数值越接近1说明其越让人沉浸和舒适。

本实施例在场地中心区域设置坐标基准点(0，0)，以测站为中心建立平面直角坐标系，然后使用经校核的三维激光扫描仪进行沉浸式视频终端所在空间进行测量，根据场地大小，可以设置1个或多个测站，通过测站的数据拼接拟合，建立沉浸式视频空间点云数据模型。

本实施例将点云数据进行滤波、除噪处理后，进行模型的坐标系统变换，定义XYZ轴，方便测量。

本实施例通过软件自动识别算法，将座椅的坐标计算出来，通过算法模拟出实际观众的视觉中心，计算出贴合指数i。

本实施例基本指标分四级具体如下：

A-为不符合包围感要求，VA＜＝70&HA＜＝120；

A为基本符合包围感要求70＜VA＜＝90，120＜HA＜＝150；

A+为符合包围感要90＜VA＜＝120，150＜HA＜＝180；

A++为非常符合包围感要求VA＞120，HA＞180。

实施例3

在实施例1的基础上，本实施例提供一种面向沉浸式视频终端的画面包围感评价和检测方法，在评价终端模型包围感的数据基础时，使用了“类似地球旋转椭球体”的概念和数学模型。

本实施例使用沉浸式终端拟合椭球体(以下简称拟合椭球体)的X半轴A、Y半轴B和Z半轴与观看位置距离拟合椭球体的特征位置的比率的乘积作为贴合感评价的指标。

计算步骤如下：

获取评价幕型和观看座椅的沉浸式式终端模型数据，对模型数据进行初步分析，建立相对坐标系。

分析拟合椭球体的特征点9个，分别为左上、左中、左下、中、中上中下、右中、右上、右下位置。

因此，利用模型特征点的X、Y、Z坐标即可将离散点集拟合为椭球方程，拟合方程为：

式中，A，B、C分别表示拟合椭球的X半轴、Y半轴、Z半轴；

将式(1)转化为线性平差模型解箅：

x²+ay²+bz²++cx+dy+ez+f＝0 (2)

由式(2)解箅出的6个参数a、b、c、d、e、f。

其中

c＝-2x₀；

本实施例根据最佳观看的位置即椭球中心，计算该位置的水平和垂直视场角；

本实施例贴合感指数的计算，X半轴贴合指数

Y半轴贴合指数

Z半轴贴合指数

本实施例贴合感指数i＝i₁×i₂×i₃；数值越接近1说明其越让人沉浸和舒适。

本实施例包围感评价基本指标和相对指标，基本评价指标分四级A-(不符合包围感要求，VA＜＝70&HA＜＝120)A(基本符合包围感要求70＜VA＜＝90，120＜HA＜＝150)A+(符合包围感要求90＜VA＜＝120，150＜HA＜＝180)A++(非常符合包围感要求VA＞120，HA＞180)，本实施例画面贴合感作为基本评价指标的补充，综合评价包围感指数。

本实施例检测方法如下：

1.建立相对平面直角坐标系；

2.使用经校准的三维激光扫描设备对沉浸式显示终端区域进行测量，可以是单站或N站拟合生成终端的三维点云模型；

3.使用点云模型提取特征点；

4.根据以上公式计算出椭球的六参数；

5.建立以椭球中心为坐标原点的坐标系统，对整体点云进行坐标系变换；

6.如有固定座椅提取观看位置的坐标，无固定位置可以椭球原点为最佳观看视点直接进行下一步计算；

7.计算观看位置的水平角和垂直角度；

8.计算画面贴合度；

9.对沉浸式终端进行评价。

实施例4

本实施例提供一种沉浸式视频终端评价检测系统，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述存储器与所述处理器耦接，且所述处理器执行所述计算机程序时，实现沉浸式视频终端评价检测方法的步骤。

综上，本发明根据“白皮书”提出的球幕、环幕、三折幕等沉浸式视频系统画面诸多形式，将其分为两大类，一类是柱面的，一类是如球面显示终端、多平面显示终端和其他异形终端的，对于第一类的即可直接使用公式计算；对于第二种类型的将取其最大内切椭球作为数据计算基础，进而呈现画面覆盖人眼至少120°(水平)×70°(垂直)。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种面向沉浸式视频终端的画面包围感评价检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1建立相对坐标基准并在中心区域设置坐标基准点，将沉浸式终端模型数据离散点集拟合为椭圆曲线；

S2检测时，通过软件自动识别算法，将座椅的坐标计算出来，通过算法模拟出实际观众的视觉中心；

S4判断长半轴贴合指数和短半轴贴合指数的乘积，根据结果得到画面沉浸和舒适度参数；

其中，当使用椭球方程时，变换为X/Y/Z半轴贴合指数；

所述方法中，建立相对坐标基准，在场地中心区域设置坐标基准点(0，0)；经过区域分割后的沉浸式终端模型数据可视为呈椭圆柱面分布且其走向与X轴平行，因此，利用模型的Y、Z坐标即可将离散点集拟合为椭圆曲线，拟合方程为：

式中，a，b分别表示拟合椭圆的长、短半轴；(y₀，z₀)为拟合椭圆的中心坐标；

所述方法中，将式(1)转化为线性平差模型解算：

m₀ y²+m₁ y+m₂ z²+m₃ z-1＝0 (2)

由式(2)解算出的4个参数m₀、m₁、m₂、m₃，能够得拟合椭圆的中心坐标、长半轴、短半轴；椭球中心即为所设置的坐标基准点(0，0，0)；

所述方法中，所述方法进行贴合指数的计算时，长半轴贴合指数

短半轴贴合指数

式中L为观看者到同一高度屏幕上特征点的距离；

所述方法中，特征点取椭球上的左上、左中、左下、中、中上、中下、右中、右上、右下九个点，利用模型特征点的X、Y、Z坐标即可将离散点集拟合为椭球方程，拟合方程为：

式中，A，B、C分别表示拟合椭球的X半轴、Y半轴、Z半轴；(x₀，y₀，z₀)为拟合椭球的中心坐标，所述方法将最佳观看位置设为与此椭球中心重合；

将式(1)转化为线性平差模型解算：

x²+ay²+bz²++cx+dy+ez+f＝0 (2)

由式(2)解算出的6个参数a、b、c、d、e、f；

其中

c＝-2x₀；

2.根据权利要求1所述的一种面向沉浸式视频终端的画面包围感评价检测方法，其特征在于，所述方法中，贴合感指数i＝i₁×i₂；数值越接近1说明其越让人沉浸和舒适。

3.根据权利要求1所述的一种面向沉浸式视频终端的画面包围感评价检测方法，其特征在于，所述方法中，基本指标分四级具体如下：

A-为不符合包围感要求,VA<＝70，或者HA<＝120；

A为基本符合包围感要求70<VA<＝90,120<HA<＝150；

A+为符合包围感要90<VA<＝120,150<HA<＝180；

A++为非常符合包围感要求VA>120,HA>180；

其中，VA代表竖直角，HA代表水平角。

4.根据权利要求1所述的一种面向沉浸式视频终端的画面包围感评价检测方法，其特征在于，所述方法中，在场地中心区域设置坐标基准点(0，0)，以测站为中心建立平面直角坐标系，然后使用经校核的三维激光扫描仪或倾斜摄影相片进行沉浸式视频终端所在空间进行测量，获取终端的点云模型，根据场地大小，设置1个或多个测站，通过测站的数据拼接拟合，建立沉浸式视频空间点云数据模型。

5.根据权利要求1所述的一种面向沉浸式视频终端的画面包围感评价检测方法，其特征在于，所述方法中，将点云数据进行滤波、除噪处理后，进行模型的坐标系统变换，定义XYZ轴，通过软件自动识别算法，将座椅的坐标计算出来，通过算法模拟出实际观众的视觉中心，计算出贴合指数。

6.一种面向沉浸式视频终端的画面包围感评价检测系统，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述存储器与所述处理器耦接，且所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至5任一项所述的面向沉浸式视频终端的画面包围感评价检测方法的步骤。