立体显示下颜色不对称的双目融合机理与应用研究

Color asymmetry is a common phenomenon in stereoscopic (S3D) displays, which can cause visual discomfort. Under the condition of stereoscopic displays, the binocular fusion of asymmetric color will be affected by the stereoscopic fusion. For now, the interaction between color fusion and stereoscopic fusion is not fully understood, and the color asymmetry affects visual comfort is in the lack of experimental data. In this research, we intend to use different visual psychophysics experiments to study the mechanism that binocular disparity information affects color fusion in 3D displays, and try to improve the visual comfort level by using color information through the obtained experimental data. The main contents include: (1) What is the fusion limit of asymmetric color for different disparities? -To study the influence of disparity information on color fusion limit, (2) What is the binocular fusion model for asymmetric color under different disparity conditions? -To study the math calculation of binocular color fusion result, and (3) How to evaluate visual comfort of stereo content based on asymmetric color information? –To develop an automatic analysis and correction software for visual comfort of stereo content. This research focuses on the mechanism of color fusion in stereoscopic displays, which not only has scientific significance for understanding the information processing of human vision system, but also is valuable for improving the visual comfort of 3D displays. Moreover, it has an important role for promoting the 3D products with China intellectual property.

左右颜色不对称是立体显示中常见的现象，可导致人眼观看时视觉不舒适。在立体显示条件下，不对称颜色的双目融合将受到立体融合的影响，目前，颜色融合与立体融合的交互作用尚不完全清楚，颜色不对称影响立体显示视觉舒适度研究缺乏实验数据。项目拟采用视觉心理物理学方法研究立体显示下视差信息影响双目颜色融合的机理，以期通过实验数据给出利用颜色信息提高立体显示视觉舒适度的有效方法，具体包括：(1)不同视差条件下双目颜色不对称的融合界限，即研究视差信息对颜色融合界限的影响；(2)不同视差条件下双目颜色不对称的融合模型，即研究双目颜色融合结果的数学计算；(3)基于颜色不对称信息的立体内容视觉舒适度评价，研发立体内容视觉舒适度自动分析校正软件。项目立足于立体显示下的颜色融合机理研究，不仅对了解视觉系统信息处理过程有科学意义，而且对改进立体显示视觉不舒适有应用价值，对推动我国具有自主知识产权的立体显示产品有重要作用。

项目从立体显示条件下常见的左右眼颜色不对称现象出发，认为不对称颜色的双目融合可能与视差信息的立体融合在视觉处理分层节点处存在“交互”，通过设计不同的视觉心理物理学实验来研究立体显示下用于立体融合的视差信息对颜色融合的影响，及不对称的双目颜色信息影响立体显示视觉舒适度的机理，并利用所获得的实验数据给出颜色信息改进立体显示视觉舒适度的有效方法。项目主要开展的研究包括：1）不同视差条件下双目颜色不对称的融合界限，2）不同条件下双目颜色不对称的融合结果测量与模型，3）基于颜色不对称信息的立体内容视觉舒适度评价。项目取得的主要成果包括：1）实验测出了不同视差条件下的颜色融合界限数据，给出“双目颜色融合”受到视差影响的结论，开展了双目颜色融合匹配实验，对双目不对称颜色融合结果进行分析，发现灰-彩色双目颜色融合结果并不符合左右平均假设原则；2）研究了颜色信息对立体内容视觉舒适度的影响，研发立体内容视觉舒适度分析程序，对立体内容使用颜色信息进行视觉舒适度预测和校正，发现三维图像中色调不对称加大将引起的视觉不适，瞳孔直接变化与颜色不对称立体图像视觉舒适度之间有较强的负相关关系。立体显示下颜色融合机理的研究结果，不仅对了解视觉系统信息处理过程有科学意义，对改进立体显示视觉不舒适也有应用价值。