评估移动速度对立体视影响的建模方法与流程

1.本发明涉及视觉评估领域，更具体的，涉及一种评估移动速度对立体视影响的建模方法。


背景技术：

2.立体视觉是人对三维空间各种物体的远近,凸凹和深浅的感知能力，是双眼视觉的高级形式。随着科学技术的高速发展，人们对立体视觉的要求更加重视。要求具有敏锐立体视功能的职业越来越多，立体视功能的好坏直接影响其劳动效率、工作质量和安全。1960年美国bell实验室belljuleaz创造了计算机产生的随机点立体图对(rds)，使人亲身体会到了视差引起深度感知这个事实，双眼视差是立体深度信息这一事实为人们所普遍接受，立体视觉实际就是通过视网膜图像的差别来判断深度，它是两眼图像的融合结果。
3.目前，国内外眼科临床均应用howard
‑
dolman氏深度计、同视机、随机点立体图等进行立体视觉检查。howard
‑
dolman氏深度计操作较复杂，费时间，携带不便，目前已不太使用；同视机价格昂贵，操作较复杂，费时间，携带不便，使用率较低；随机点立体图是目前眼科临床使用较多的一种方法，但是，进行立体视觉检查时患者需戴红绿补色眼镜，操作亦较费时间，色觉异常患者使用受限。
4.公开号为cn1138973a的中国发明专利申请于1997年1月1日公开了一种立体视觉检测卡，利用光的衍射原理及眼视觉生理功能，能检查人体立体视觉锐度，定量测定立体视觉范围，具有检出立体视觉中的生理性和病理性缺陷的功能。但是，现有技术无法实现在物品不同移动速度的场景下对立体视觉进行准确评估，在实际立体视觉检测过程中，仅是基于静态环境下对立体视进行检测，其结果存在一定误差，由于要求具有敏锐立体视功能的职业的不断增加，基于静态环境下的立体视觉评估已经远远满足不了人们的需求。


技术实现要素：

5.本发明为克服现有的立体视觉检测方法存在无法实现在物品不同移动速度的场景下对立体视觉进行准确评估的技术缺陷，提供一种评估移动速度对立体视影响的建模方法。
6.为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
7.一种评估移动速度对立体视影响的建模方法，包括以下步骤：
8.s1：构建感知移动的参考立体空间；
9.s2：向参考立体空间中添加运动物体；
10.s3：利用体积调整算法令运动物体可以保持一定的体积大小进行运动；
11.s4：被检测者对运动物体的立体视觉进行感知，根据被检测者的感知情况，通过速度调整算法调整运动物体的移动速度，实时评判移动速度对立体视觉的影响。
12.上述方案中，本方法在构建的立体空间内，通过体积调整算法保证运动物体在感知体积不变的情况下进行运动，有效排除被检测者在运动物体运动过程中通过运动物体的
体积大小变化辅助形成立体视线索的可能性，从而保证在此模型下仅有移动速度这一单一变量；被检测者通过双眼注视参考立体空间的运动物体，判断运动物体在不同移动速度的情况下的立体视觉感知情况，实时评判移动速度对立体视觉的影响。
13.上述方案中，本方法通过构建评估移动速度对立体视影响的模型，实现了在运动物体不同移动速度的情况下，对立体视觉进行有效评估，为现有的立体视觉评估提供了另外一种手段，是具有敏锐立体视功能的职业的立体视检测工具，应用前景广阔。
14.其中，在所述步骤s1中，采用分色法、分光法、分时法或光栅法构建立体视觉感知空间，作为感知移动的参考立体空间。
15.上述方案中，分色法的基本原理是让某些颜色的光只进入左眼，另一部分进入右眼。一般是让左眼图片呈现红色，右眼图片呈现蓝色。由此构建的参考立体空间在被检测者观察时，被检测者需要在左眼前面放置一张红色透明滤色片，右眼前面放置一张蓝色透明滤色片。由于红光只能透过红色滤色片，蓝光只能透过蓝色滤色片，这样就顺利实现了左眼图片只能进入左眼，右眼图片只能进入右眼的目的，从而形成三维立体感，即立体视觉。
16.上述方案中，分光法的基本原理是用偏振滤光镜或偏振片滤除特定角度偏振光以外的所有光，让0
°
偏振光只进入右眼，90
°
偏振光只进入左眼(也可用45
°
和135
°
的偏振光搭配)。两种偏振光分别搭载着两套画面，被检测者需要带上专有的偏光眼镜，眼镜的两片镜片由偏振光镜或偏振片制成，分别可以让0
°
和90
°
的偏振光通过，这样就完成了第2次过滤，从而形成三维立体感，即立体视觉。
17.上述方案中，分时法的基本原理是将2套画面在不同的时间播放，显示器在第1次刷新时播放左眼画面，同时用专用的眼镜遮住被检测着右眼，下1次刷新时播放右眼画面，并遮住观看者的左眼。按照上述方法将2套画面以极快的速度切换，在人眼视觉暂留特性的作用下就合成了连续的画面，从而形成三维立体感，即立体视觉。
18.上述方案中，光栅法即现有的裸眼3d技术，是一种光栅材料使图像具有立体感的方法。该方法将图像划分成一条条垂直方向上的栅条，栅条交错呈现左眼和右眼的画面，如1、3、5
……
显示左眼画面，2、4、6
……
显示右眼画面，然后在屏幕和观众之间设一层“视差障碍”。视差障碍也是由垂直方向上的栅条组成的，最简单的栅条就是间隔一致的黑色光栅，光栅距后面的画面有一点间隔，由于被检测者两眼不在一个点上，两眼透过一条缝隙看到后面的画面不在一处，因此，只要适当设置栅条的分布，就能使左眼只看见左图，右眼只看见右图，从而实现立体感。
19.其中，所述步骤s2具体包括以下步骤：
20.s21：确定运动物体的形状、大小及其移动路径，得到若干个运动物体图像；
21.s22：根据构建参考立体空间的方式，将若干个运动物体图像进行信号转换，得到运动物体信号流；
22.s23：将运动物体信号流添加进参考立体空间的信号流中，实现运动物体的添加。
23.其中，在所述步骤s3中，在运动物体添加进参考立体空间后，运动物体会呈现由远至近或由近至远的变化过程，在这个阶段中，通过体积调整算法实时调控运动物体的体积大小，保证其在由远至近或由近至远的变化过程中，被检测者感知到物体的体积未发生变化。
24.上述方案中，在现有参考立体空间中，为了使得模拟的立体空间接近于实际的场
景，因此，在运动物体由远至近或由近至远变化过程中，其体积大小会发生相应的变化，以助于被检测者的观测判断；但在此模型中，由于需要控制运动物体的移动速度为单一变量，避免体积大小辅助被检测者感知立体视觉，通过引入体积调整算法，将参考立体空间中的运动物体体积控制在一定的大小。
25.其中，在所述步骤s4中，所述速度调整算法具体为：
26.设运动物体在被检测者视野中移动的距离为l，显示时间为t，则通过调控运动物体在被检测者视野中的显示时间为t，即可实现为对运动物体实时的运动速度v进行调整，具体表示为：v＝l/t。
27.基于评估移动速度对立体视影响的建模方法，提供一种评估移动速度对立体视影响的建模系统，包括参考立体空间构建模块、运动物体添加模块、体积调控模块、速度调控模块和交互模块；其中：
28.所述参考立体空间构建模块用于构建感知移动的参考立体空间；
29.所述运动物体添加模块用于向参考立体空间中添加运动物体；
30.所述体积调控模块用于实时保持运动物体呈一定的体积大小进行运动；
31.所述速度调控模块用于手动，或/和自动地对运动物体的速度进行调控；
32.所述交互模块用于实时反馈被检测者的立体视觉感知情况并进行记录，实时评判移动速度对立体视觉的影响。
33.其中，在所述运动物体添加模块中，首先确定运动物体的形状、大小及其移动路径，得到若干个运动物体图像；根据构建参考立体空间的方式，将若干个运动物体图像进行信号转换，得到运动物体信号流；最后将运动物体信号流添加进参考立体空间的信号流中，实现运动物体的添加。
34.其中，通过所述体积调控模块对参考立体空间中的运动物体进行体积大小的实时调控，保证其在由远至近或由近至远的变化过程中，被检测者感知到物体的体积未发生变化；同时，通过速度调控模块对运动物体的运动速度进行调控，保证被检测者可以不同运动速度的场景下，对其立体视觉进行检测。
35.其中，设运动物体在被检测者视野中移动的距离为l，显示时间为t，则通过调控运动物体在被检测者视野中的显示时间为t，即可实现为对运动物体实时的运动速度v进行调整，具体表示为：v＝l/t，即所述速度调控模块通过控制运动物体在被检测者视野中的显示时间从而控制运动物体实时的运动速度。
36.其中，在所述交互模块中，设置有供被检测者操作的按钮，当被检测者在某个速度的情况下可以获取到运动物体的立体视觉时，则按下确认按钮，记录此时运动物体的速度；并通过速度调控模块手动，或/和自动地对运动物体的速度进行调控；当被检测者在某个速度的情况下无法获取到运动物体的立体视觉按下取消按钮时，系统默认增大运动物体在被检测者视野中的显示时间t，降低其移动速度。
37.与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
38.本发明提供一种评估移动速度对立体视影响的建模方法，在构建的立体空间内，通过体积调整算法保证运动物体在感知体积不变的情况下进行运动，有效排除被检测者在运动物体运动过程中通过运动物体的体积大小变化辅助形成立体视线索的可能性，从而保证在此模型下仅有移动速度这一单一变量；被检测者通过双眼注视参考立体空间的运动物
体，判断运动物体在不同移动速度的情况下的立体视觉感知情况，实时评判移动速度对立体视觉的影响。
附图说明
39.图1为本发明所述方法流程示意图；
40.图2为一实施例中实际虚拟场景不同远近目标实际体积示意图；
41.图3为一实施例中参考立体空间中立体空间中运动物体的正视图；
42.图4为本发明所述系统结构示意图。
具体实施方式
43.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
44.为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
45.对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
46.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
47.实施例1
48.如图1所示，一种评估移动速度对立体视影响的建模方法，包括以下步骤：
49.s1：构建感知移动的参考立体空间；
50.s2：向参考立体空间中添加运动物体；
51.s3：利用体积调整算法令运动物体可以保持一定的体积大小进行运动；
52.s4：被检测者对运动物体的立体视觉进行感知，根据被检测者的感知情况，通过速度调整算法调整运动物体的移动速度，实时评判移动速度对立体视觉的影响。
53.在具体实施过程中，本方法在构建的立体空间内，通过体积调整算法保证运动物体在感知体积不变的情况下进行运动，有效排除被检测者在运动物体运动过程中通过运动物体的体积大小变化辅助形成立体视觉的可能性，从而保证在此模型下仅有移动速度这一单一变量；被检测者通过双眼注视参考立体空间的运动物体，判断运动物体在不同移动速度的情况下的立体视觉感知情况，实时评判移动速度对立体视觉的影响。
54.在具体实施过程中，实际虚拟场景不同远景目标实际体积由近至远将呈现从大至小变化，即距被检测者近的目标实际尺寸小，远的目标尺寸大，如图2所示。通过本方案中的体积调整算法对运动物体的体积进行实时的调整，对近大远小的常识规律进行了中和，将运动物体的移动速度控制为单一变量，有效排除被检测者在运动物体运动过程中通过运动物体的体积大小变化辅助形成立体视觉的可能性，具体效果如图3所示。
55.在具体实施过程中，本方法通过构建评估移动速度对立体视影响的模型，实现了在运动物体不同移动速度的情况下，对立体视觉进行有效评估，为现有的立体视觉评估提供了另外一种手段，是具有敏锐立体视功能的职业的立体视检测工具，应用前景广阔。
56.更具体的，在所述步骤s1中，采用分色法、分光法、分时法或光栅法构建立体视觉感知空间，作为感知移动的参考立体空间。
57.在具体实施过程中，分色法的基本原理是让某些颜色的光只进入左眼，另一部分
进入右眼。一般是让左眼图片呈现红色，右眼图片呈现蓝色。由此构建的参考立体空间在被检测者观察时，被检测者需要在左眼前面放置一张红色透明滤色片，右眼前面放置一张蓝色透明滤色片。由于红光只能透过红色滤色片，蓝光只能透过蓝色滤色片，这样就顺利实现了左眼图片只能进入左眼，右眼图片只能进入右眼的目的，从而形成三维立体感，即立体视觉。
58.在具体实施过程中，分光法的基本原理是用偏振滤光镜或偏振片滤除特定角度偏振光以外的所有光，让0
°
偏振光只进入右眼，90
°
偏振光只进入左眼(也可用45
°
和135
°
的偏振光搭配)。两种偏振光分别搭载着两套画面，被检测者需要带上专有的偏光眼镜，眼镜的两片镜片由偏振光镜或偏振片制成，分别可以让0
°
和90
°
的偏振光通过，这样就完成了第2次过滤，从而形成三维立体感，即立体视觉。
59.在具体实施过程中，分时法的基本原理是将2套画面在不同的时间播放，显示器在第1次刷新时播放左眼画面，同时用专用的眼镜遮住被检测着右眼，下1次刷新时播放右眼画面，并遮住观看者的左眼。按照上述方法将2套画面以极快的速度切换，在人眼视觉暂留特性的作用下就合成了连续的画面，从而形成三维立体感，即立体视觉。
60.在具体实施过程中，光栅法即现有的裸眼3d技术，是一种光栅材料使图像具有立体感的方法。该方法将图像划分成一条条垂直方向上的栅条，栅条交错呈现左眼和右眼的画面，如1、3、5
……
显示左眼画面，2、4、6
……
显示右眼画面，然后在屏幕和观众之间设一层“视差障碍”。视差障碍也是由垂直方向上的栅条组成的，最简单的栅条就是间隔一致的黑色光栅，光栅距后面的画面有一点间隔，由于被检测者两眼不在一个点上，两眼透过一条缝隙看到后面的画面不在一处，因此，只要适当设置栅条的分布，就能使左眼只看见左图，右眼只看见右图，从而实现立体感。
61.更具体的，所述步骤s2具体包括以下步骤：
62.s21：确定运动物体的形状、大小及其移动路径，得到若干个运动物体图像；
63.s22：根据构建参考立体空间的方式，将若干个运动物体图像进行信号转换，得到运动物体信号流；
64.s23：将运动物体信号流添加进参考立体空间的信号流中，实现运动物体的添加。
65.更具体的，在所述步骤s3中，在运动物体添加进参考立体空间后，运动物体会呈现由远至近或由近至远的变化过程，在这个阶段中，通过体积调整算法实时调控运动物体的体积大小，保证其在由远至近或由近至远的变化过程中，被检测者感知到物体的体积未发生变化。
66.在具体实施过程中，在现有参考立体空间中，为了使得模拟的立体空间接近于实际的场景，因此，在运动物体由远至近或由近至远变化过程中，其体积大小会发生相应的变化，以助于被检测者的观测判断；但在此模型中，由于需要控制运动物体的移动速度为单一变量，避免体积大小辅助被检测者感知立体视觉，通过引入体积调整算法，将参考立体空间中的运动物体体积控制在一定的大小。
67.更具体的，在所述步骤s4中，所述速度调整算法具体为：
68.设运动物体在被检测者视野中移动的距离为l，显示时间为t，则通过调控运动物体在被检测者视野中的显示时间为t，即可实现为对运动物体实时的运动速度v进行调整，具体表示为：v＝l/t。
69.实施例2
70.更具体的，在实施例1的基础上，如图4所示，提供一种评估移动速度对立体视影响的建模系统，包括参考立体空间构建模块、运动物体添加模块、体积调控模块、速度调控模块和交互模块；其中：
71.所述参考立体空间构建模块用于构建感知移动的参考立体空间；
72.所述运动物体添加模块用于向参考立体空间中添加运动物体；
73.所述体积调控模块用于实时保持运动物体呈一定的体积大小进行运动；
74.所述速度调控模块用于手动，或/和自动地对运动物体的速度进行调控；
75.所述交互模块用于实时反馈被检测者的立体视觉感知情况并进行记录，实时评判移动速度对立体视觉的影响。
76.更具体的，在所述运动物体添加模块中，首先确定运动物体的形状、大小及其移动路径，得到若干个运动物体图像；根据构建参考立体空间的方式，将若干个运动物体图像进行信号转换，得到运动物体信号流；最后将运动物体信号流添加进参考立体空间的信号流中，实现运动物体的添加。
77.更具体的，通过所述体积调控模块对参考立体空间中的运动物体进行体积大小的实时调控，保证其在由远至近或由近至远的变化过程中，被检测者感知到物体的体积未发生变化；同时，通过速度调控模块对运动物体的运动速度进行调控，保证被检测者可以不同运动速度的场景下，对其立体视觉进行检测。
78.更具体的，设运动物体在被检测者视野中移动的距离为l，显示时间为t，则通过调控运动物体在被检测者视野中的显示时间为t，即可实现为对运动物体实时的运动速度v进行调整，具体表示为：v＝l/t，即所述速度调控模块通过控制运动物体在被检测者视野中的显示时间从而控制运动物体实时的运动速度。
79.更具体的，在所述交互模块中，设置有供被检测者操作的按钮，当被检测者在某个速度的情况下可以获取到运动物体的立体视觉时，则按下确认按钮，记录此时运动物体的速度；并通过速度调控模块手动，或/和自动地对运动物体的速度进行调控；当被检测者在某个速度的情况下无法获取到运动物体的立体视觉按下取消按钮时，系统默认增大运动物体在被检测者视野中的显示时间t，降低其移动速度。
80.在具体实施过程中，将参考立体空间构建模块、运动物体添加模块、体积调控模块、速度调控模块体程序化并安装在显示设备上，交互模块采用带有按钮的交互设备，与显示设备电性连接；由参考立体空间构建模块、运动物体添加模块、体积调控模块、速度调控模块生成得移动速度可控的参考立体空间在显示设备上进行显示，被检测者手持交互设备注视屏幕中的运动物体，实时记录其立体视觉的感知情况并在显示设备上进行保存，最后可以将测试的结果在屏幕上进行显示或将数据导出，这个评估过程简单方便，实用性强。
81.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。