[发明专利]多通道球面立体视景视觉感知深度精确计算方法

说明书

本发明公开了一种多通道球面立体视景视觉感知深度精确计算方法，属于视景仿真技术领域，解决了传统的球面立体视差配置和深度控制主要依靠摸索测试的难题，实现了准确的立体深度感计算。本发明综合考虑了球幕显示的物理参数、人眼的生理参数、视锥体参数和立体场景物点参数对视觉感知深度的影响，给出了非对称视锥体左右偏角与虚拟眼间距、零视点距离和视锥角之间的关系。本发明主要用于指导多通道球面立体视景图像生成时的视锥体和虚拟眼点参数设置，可以解决模拟训练装备中立体视景感知距离的控制问题，实现与实装训练距离感的一致性匹配。

技术领域

本发明属于视景仿真技术领域，具体是指多通道球面立体视景中的立体视觉感知深度的精确计算方 法。本发明主要用于指导多通道球面立体视景图像生成时的视锥体和虚拟眼点参数设置，以达到准确控制 视觉感知距离的目的。

背景技术

传统多通道视景显示方式的视觉效果主要依赖模型的逼真性，虽然有大型投影系统来增强仿真系统的 沉浸感，并且模型也是三维的，但是输出的视觉图像还是二维平面的，完全依赖人类的心理视觉因素产生 纵深感，在视景的逼真度和沉浸感方面还并不令人满意，尤其是当视景仿真用于装备模拟训练时，受训人 员不能很好地通过眼睛估计空间距离。而通过立体视景显示，可使受训人员更容易分辨不同目标的相对运 动状态和距离，降低训练者误判的概率。这是因为立体显示技术不仅可以再现生动的立体景象，而且还可 以精确地描绘物体的远近、纵深和图像的现实分布状况，从而使观察者获得更加全面的信息。

针对模拟训练装备的视景系统既需要有纵深感、立体感，又要有大视场的要求，通常需要采用多 通道的立体视景。实际上，在模拟训练装备的立体视景图像计算机生成时，需要准确控制场景的视觉感知 深度，尤其是“出屏”的距离，而视觉感知深度又受到各通道立体图像生成的视锥体形式和大小、显示设 备的形态和范围、虚拟眼点位置和眼间距等因素的影响。

在立体影像拍摄中，四川大学的王爱红推导了再现立体深度与拍摄相机间距的关系，但其是以单通道 平面立体显示器为基础，拍摄相机采用对称视锥体而推导出来的。对于多通道立体视景图像显示，显示设 备既可能是平面，也可能是球面，并且计算机生成图像采用的是非对称视锥体，其立体视觉感知深度需要 基于球面特性进行修正，才能准确地控制多通道立体图像的感知深度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对多通道立体视景系统的球面显示，提出了视觉感知深度的精确计 算方法，以及如何设置多通道球面立体视景图像生成时的非对称视锥体的左右视偏角。

本发明所提出的多通道球面立体视景视觉感知深度精确计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1，确定球面显示的物理参数；

步骤S2，确定人眼的生理参数；

步骤S3，设定立体图像生成时的视锥体参数；

步骤S4，确定立体场景观察的物点参数；

步骤S5，计算观察物点T的视觉感知深度v；

步骤S6，计算两眼非对称视锥体的左视角和右视角。

所述步骤S1中的球面显示物理参数具体为：

1-1)球面显示屏幕的半径r，其特征是，球心到球面任意点的距离；

1-2)球面显示的水平长度L，其特征是，人眼在球面显示的球心观察时，人类双眼重合视域角度内 的球面显示的水平长度该水平长度范围内通常包含多个通道视景图像的显示区域。

所述步骤S2中的人眼生理参数具体为人类双眼之间的实际眼间距e，其特征是，成年人两眼球中心之 间的距离。

所述步骤S3中的立体图像生成时的视锥体参数具体为：