视差式立体信息采集、感知几何模型及舒适观看区研究综述侯春萍,袁万鑫,沈丽丽(天津大学电信学院,天津300072)摘要:近年来,立体影视产业蓬勃发展,基于视差的立体成像技术成为市场主流.但是,基于视差的立体成像技术存在深度畸变、视觉不舒适等问题.针对这些问题,本文研究了立体视频系统几何模型与舒适观看区.首先,总结并比较了立体采集系统的各种配置模式;接着讨论了平移式立体系统中拍摄空间到感知空间的映射关系,即畸变模型,并用形状、深度畸变因子解释了木偶剧效应和纸板效应;然后分析了舒适观看区,对其三种定义做了比较,并基于国际上普遍采用的1o视差计算得出了舒适观看区域的几何范围;最后,本文将畸变模型和舒适观看区相关联,总结了立体图像拍摄应遵守的基本准则.关键词:立体系统;畸变模型;木偶剧效应;纸板效应;舒适观看区;立体拍摄规则中图分类号:TP391.41文献标识码:A文章编号:0372-2112(2013)03-0561-09电子学报URL:http://www.ejournal.org.cnDOI:10.3969/j.issn.0372-2112.2013.03.024TheAcquisition,PerceptionGeometricModelandtheComfortableViewingZoneinStereoscopicVideoSystem:AReviewHOUChun-ping,YUANWan-xin,SHENL-ili(SchoolofElectronicandInformationEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Withtheprosperityofstereoscopicindustry,thedisparity-basedstereoscopictechnologybecomesmoreandmorepopular.Butthistechnologymaybringviewingdiscomfortandvariousimagedistortionssuchasdepthplanecurvature,depthnon-linearityandsoon.Toanalyzetheorigins,characteristicsandrelationsoftheseperceptualissues,weinvestigatedthestereoscopicdistortionmodelandthecomfortableviewingzone.Thispaperfirstsummarizedandcomparedthreedifferentconfigurationsofthedisparity-basedstereoscopicvideocapturingsystems,andfocusedontheparallelconfigurationsystem.Thegeometryofstereoscopiccameraanddisplaysystemswaspresented.Themappingrelationship,knownasthedistortionmodel,betweenthecameraspaceandtheviewingspacewasdiscussedintheparalle-lshiftingstereoscopicvideosystems.Thisdistortionmodelisthebasisofthestereo-scopicinformationprocessing.Theshapedistortionfactorandthedepthfactorwereemployedtoexplainthepuppettheatereffectandthecardboardeffect.Thecomfortableviewingzonewasconsideredtoreducetheproblemofvisualdiscomfortandvisualfa-tigue.Itsthreedifferentrepresentationswerecomparedbothqualitativelyandquantitatively.Atlast,thedistortionmodelandthecomfortableviewingzonewerecombinedtodrawaconclusionofthestereoscopicshootingrules.Keywords:stereoscopicsystem;distortionmodel;puppettheatereffect;cardboardeffect;comfortableviewingzone;stereo-scopicshootingrule1引言目前,市场上的立体电视终端几乎都采用视差式立体成像技术[1].众所周知,人左、右眼的水平位置(观看视角或视点)略有不同,这导致自然场景在双眼视网膜上形成的二维图像也略有差异,即存在双目视差(binoc-ulardisparity).大脑就是利用这种双目视差从而形成对景物的深度感知.视差式立体成像技术,就是模拟人眼视觉系统感知深度的方式,分别给左、右眼提供带有水平视差的图像,即左眼图像和右眼图像,使观看者获得收稿日期:2011-07-11;修回日期:2012-12-17资助项目:国家自然科学重点项目(No.60932007);国家高技术研究发展计划(863计划)重大项目(No.2012AA03A301);教育部博士点基金项目(No.20110032110029);天津市科技支撑计划项目(No.11ZCKFGX02000)第3期2013年3月电子学报ACTAELECTRONICASINICAVol.41No.3Mar.2013深度感知,或称之为立体感知,简称立体感.立体感是指视觉系统感知三维物体空间距离的能力[2,3].显然,双目视差是形成立体视觉最重要的客观因素.舒适的立体感知和完美的深度信息再现,不仅与立体信息系统的采集参数(如摄像机焦距长度、摄像机水平间距、姿态等)有关,还与观看参数(如观看距离、屏幕尺寸大小等)有关[4,5]....
