Способ выявления уровня восприятия глубины образов на плоскостных изображениях



Способ выявления уровня восприятия глубины образов на плоскостных изображениях
Способ выявления уровня восприятия глубины образов на плоскостных изображениях
Способ выявления уровня восприятия глубины образов на плоскостных изображениях
Способ выявления уровня восприятия глубины образов на плоскостных изображениях
Способ выявления уровня восприятия глубины образов на плоскостных изображениях
Способ выявления уровня восприятия глубины образов на плоскостных изображениях
Способ выявления уровня восприятия глубины образов на плоскостных изображениях

 


Владельцы патента RU 2538452:

Антипов Владимир Николаевич (RU)

Изобретение относится к способу выявления уровня восприятия глубины образов на плоскостных изображениях. При реализации способа производят калибровку восприятия, которая заключается в регистрации координат левого и правого глаза наблюдателя при восприятии объёмного изображения с применением растрового 3D-изображения и стереограммы с известной горизонтальной диспарантностью. Также производят регистрацию координат левого и правого глаза при наблюдении плоскостных изображений. Уровень восприятия глубины образов на плоскостных изображениях определяют на основании сравнения разности координат левого и правого глаза, полученных во время калибровки, и разности координат левого и правого глаза, полученных во время наблюдения плоскостных изображений. Технический результат - определение соотношений горизонтальной диспарантности в условиях восприятия стереоскопической глубины стереограмм, глубины восприятия растрового изображения с восприятием глубины плоскостного изображения. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к оптике, нейронауке, медицине, физиологии, когнитивной науке и может быть использовано в экспериментальной психологии, когнитивной психологии, системе образования всех уровней обучения, при контроле качества обучения, системах тестирования креативных способностей, в области подготовки экспертов по контролю качества образования.

Известно, что стереоскопическое зрение (или стереопсис) и бинокулярная диспарантность являются естественно природными механизмами восприятия глубины и объема объектов окружающей среды [1]. Стереоскопическое зрение - это получение зрительной информации двумя глазами, с двух точек, расположенных на расстоянии 6-8 см друг от друга. Две точки наблюдения приводят к тому, что при попадании в поле зрения трехмерных объектов, расположенных на различных расстояниях друг от друга, на сетчаточных изображениях глаз образуются смещенные изображения (бинокулярная диспарантность). Полагают, что именно бинокулярная диспарантность сетчаточных изображений позволяет воспринимать человеку предметы объемными, однозначно располагать их друг относительно друга по глубине поля зрения. В том случае, если на сетчаточных изображениях образуются две идентичные проекции, то ни глубины, ни объемности не должно наблюдаться. Такой вариант образуется для удаленных более чем на 200-250 м трехмерных объектов.

Известно, что эффекты глубины, соизмеримые со стереоскопической глубиной, стереограмм отсутствуют и на любых плоских изображениях (или произведениях живописи), содержащих монокулярные признаки перспективы [2]. Или на стереограммах, в которых нет горизонтальной диспарантности.

Известно, что тренинг к наблюдению стереоскопической глубины на стереоскопических проекциях развивает способность восприятия глубины, пространственной перспективы образов плоскостных изображений и таких удаленных объектов, как облачный покров [3-5].

Известен способ регистрации способности воспринимать глубину образов плоскостных изображений [6]. При его реализации строятся горизонтальные ряды стереопроекций с изменяющейся диспарантностью от нулевой величины. Они предъявляются испытуемому, который в условиях наложения (фузия) стереопроекций подбирает тот вариант, который наиболее близко подходит под условия восприятия глубины одиночной проекции. Этот метод является субъективным, полностью зависящим от испытуемого и от уровня психического взаимодействия испытуемого и преподавателя. Для его реализации требуется навык концентрации взгляда вне плоскости расположения стереограммы, условия фузии проекций.

Известно тестирование выявления способности восприятия глубины на стереограммах, в которых построены заданное m количество образов и сделано смещение, т.е. присутствует горизонтальная диспарантность [7]. В том случае, если испытуемый в условиях фузии стереограммы называет количество образов, имеющих глубину, больше чем ш, то это косвенно показывает способность воспринимать плоскостное изображение с эффектом рельефности. И для его реализации требуется навык концентрации взгляда вне плоскости расположения стереограммы, условия фузии проекций, наблюдение стереоглубины.

Известно, что использование бинокулярного айтрекера [8], определение координат направления взора на изображение, разности ΔΧ-координат между правым и левым глазами, построение гистограмм разности Х-координат позволяет определить способность восприятия глубины. Она наблюдается, когда ΔΧ≠0. Однако данный метод, относящийся к объективному, ранее не позволял сопоставить глубину восприятия плоскостного изображения со стереоскопической глубиной стереограмм и соотношения горизонтальной диспарантности в условиях наблюдения глубины плоскостного изображения. Этот способ выбран прототипом.

Задачей способа является определение соотношений горизонтальной диспарантности в условиях восприятия стереоскопической глубины стереограмм, глубины восприятия растрового изображения с восприятием глубины плоскостного изображения.

По п. 1 задача достигается сначала проведением калибровки и установкой на расстоянии h от глаз 3D-растрового изображения, полученного по стереоскопическим проекциям, регистрацией X -координат при наблюдении глубины растрового изображения правого и левого глаз, вычислением разности координат построением гистограммы разности определением местоположения максимума контура гистограммы разности вычислением полуширины контура, горизонтальной диспарантности, по набору значений нахождением углов вергенции и расстояний до плоскости концентрации правого и левого глаза в точку, далее на том же расстоянии h вместо растрового изображения установкой плоскостного изображения ПИ регистрацией X координат направления взора правого и левого глаза построением гистограммы разности , определением местоположения максимума контура гистограммы полуширины контура гистограммы, вычислением углов вергенции расстояний до плоскости концентрации правого и левого глаза в точку и в завершении сравнением местоположений максимумов гистограмм разности, полуширины контуров гистограмм разности при восприятии растрового изображения и плоскостного изображения ПИ и определением способности восприятия глубины, если местоположение максимума и одного уровня величины с положением а полуширина контура гистограмм угол вергенции d - расстояние между зрачками правого и левого глаза, h - расстояние от глаз до изображения, Н - расстояние до плоскости концентрации взгляда правого и левого глаза в точку.

По п. 2 задача достигается проведением калибровки на стереограмме (СТГ), состоящей из n-стереопар, с известной горизонтальной диспарантностъю, расположением их на расстоянии L друг от друга, установлением стереограммы на расстоянии hue трехмерном восприятии стереограммы регистрацией X(t) координаты направления взора правого и левого глаз, на плоскости СТГ построением контура гистограммы разности определением местоположения максимума контура полагая, что по местоположению в шкале L определением полуширины контуров гистограмм разности, как контур горизонтальной диспарантности, по набору значений нахождением углов вергенции и расстояний до плоскости концентрации правого и левого глаза в точку далее прободением регистрации восприятия стереограммы как плоскостного изображения, определением координат правого и левого глаз, вычислением разностей построением контура гистограммы разности определением местоположения максимума гистограммы полуширину контура, по набору значений вычислением углов вергенции по ним определением местоположений плоскости концентрации правого и левого глаза в точку в завершении сравниванием местоположений максимумов гистограмм разности, полуширины контуров гистограмм разности и определением способности восприятия глубины, если местоположение а полуширина контуров гистограмм разности т.е. одного уровня величины, где угол вергенции d - расстояние между зрачками правого и левого глаза, h - расстояние от глаз до изображения, Н - расстояние до плоскости концентрации взгляда правого и левого глаз в точку.

На фиг. 1-7 представлен материал, поясняющий принцип действия способа. Все изображения, которые поясняют работу способа, устанавливались на одном расстоянии «h» от глаз, в одной плоскости монитора компьютера. Начало шкалы отсчета и масштаб для всех изображений были общим, с началом точки отсчета в левой верхней части монитора.

На фиг. 1 приведена схема, иллюстрирующая вычисление угла вергенции, местоположение плоскости концентрации взгляда правого (Ra) и левого (Le) глаза в точку при условии, что разности ΔX(t)=XLe(t)-XRa(t)=0 (фиг.1-0)и когда ΔX(t)<0(фиг.1-1). Начало координат находится в точке «Р». Местоположение зрачков глаз и точка концентрации взгляда на плоскости изображения образуют треугольник ABC. Угол вергенции α - это угол в вершине треугольника, т.е. в т. «В». В обозначениях фиг. 1 расстояние между зрачками глаз d=AC, расстояние до плоскости изображения h=BO, PQ - горизонтальный размер изображения, плоскость которой перпендикулярна листу фиг. 1. Если точка концентрации взгляда В′ располагается дальше плоскости изображения PQ, то ΔX(t)<0, расстояние Н до плоскости концентрации взгляда в обозначениях треугольника АВ′С, Н=В′0. Третий случай - вариант концентрации взгляда перед плоскостью PQ приведет к уровню значений, когда по величине XLe(t)>XRa(t), т.е. ΔX(t)>0.

На фиг. 2 показаны четыре плоские стереопроекции, используемые при построении растрового 3D-изображения, а на фиг. 3 полученная гистограмма разности rasΔX(Δt) при восприятии 3D-растрового, смонтированного из четырех стереопроекций. Белая линия на контуре - местоположение его максимума. По горизонтальной шкале откладываются значения гистограммы разности в шкале единиц размера изображения по горизонтали, по вертикали вероятностные значения количества регистрируемых значений rasΔX(Δt). Т.к. подавляющая часть значения гистограммы разности имеет отрицательные величины, то следовательно расстояние Н плоскости концентрации правого и левого глаза в точку располагается за плоскостью размещения растровой пластины.

На фиг. 4 показано плоскостное изображение ПИ, на фиг. 5 - полученная гистограмма разности ПИΔX(Δt) при его восприятии. Они иллюстрируют, что реализуется вариант восприятия, показанный на фиг. 1-1, т.е. расстояние до плоскости воспринимаемого изображения «Н» располагается дальше «h».

На фиг. 6 показаны условия построения стереограммы. Размер стереограммы по горизонтали PQ, а по вертикали G. Она состоит из трех стереопроекций размером по горизонтали L0, располагаемых на плоскости стереограммы на расстоянии L. Горизонтальное смещение образов на стереопроекциях не более 0,15 L0. В условиях концентрации взгляда в точку, перед стереограммой, наложение стереопроекций вертикально, сверху вниз, над общим фоном можно прочитать слово «Россия».

На фиг. 7 показаны контуры гистограмм разности при плоскостном восприятии 2DΔX(Δt) (фиг.7-1) и трехмерном восприятии 3DΔX(Δt) (фиг.7-II) стереограммы. По горизонтальной шкале отложены значения в шкале единиц горизонтального размера изображения, по вертикальной - вероятностные значения наблюдаемых значений гистограммы разности. При плоскостном варианте взгляд концентрируется в области точки «В» (фиг.1-0). Вертикальной белой линией на контурах фиг. 7 обозначено местоположение максимума контуров гистограмм разности. Максимум контура фиг. 7-1 находится в области отрицательных значений, а точки плоскости концентрации взгляда располагаются как перед плоскостью стереограммы, так и за ней. Представленная гистограмма в условиях наблюдения стереоскопической глубины получена при концентрации взгляда перед плоскостью стереограммы, т.е. при условии ΔX(t)>0. Максимум гистограммы разности располагается в области положительных значений шкалы и его местоположение задается горизонтальным смещением стереопроекций.

Общий принцип действия способа следующий. Его основой является регистрация направления взора правого и левого глаза с определением Х-координат на анализируемых изображениях (стимульный материал). Стимульным материалом в п. 1 способа являются: растровое 3D-изображение и плоскостное изображение ПИ. С использованием растрового 3D-изображения проводится калибровка. Выбирается плоскостное изображение и на его основе строятся стереоскопические проекции, включающие элементы горизонтальной диспарантности образов. По этим проекциям изготовляется трехмерное растровое изображение. Оно состоит из набора пластиковых цилиндрических линз с заданной периодикой и приготовленного по нескольким стереоскопическим проекциям распечатанного бумажного изображения. При выполнении необходимых требований и соединения распечатанного изображения с обратной стороной набора линз, на стороне с линзами наблюдается 3D-изображение стереопроекций. Пластиковая пластина располагается на расстоянии h, проводится регистрация X координат правого 3DrasXRa(t) и левого глаза 3DrasXLe(t), вычисляется разность rasΔX(t), по которой строится контур гистограммы разности rasΔX(Δt)=3DrasXLe(t)-3DrasXRa и определяется местоположение максимума контура гистограммы разности Max rasΔX(Δt), вычисляется полуширина контура. По набору значений rasΔX(Δt) находятся углы вергенции rasα и расстояние rasH до плоскости концентрации правого и левого глаза в точку. Фиг. 1 поясняет вычисление угла вергенции α, расстояния Н до плоскости концентрации взгляда правого и левого глаза в точку. На фиг. 3 представлен контур гистограммы разности, с указанием местоположения его максимума (белая вертикальная линия). По горизонтальной шкале откладывается шкала, в которой измеряются Х-координаты, по вертикальной - число актов регистрации каждого значения разности Х-координат. По контуру на его полувысоте вычисляется ширина. Она включает параметр, построения смещения образов, т.е. горизонтальную диспарантность плюс набор погрешностей регистрации Х-координат, несинхронную работу глаз и т.д. По местоположению максимума контура можно определить, с какой стороны от растровой пластины происходит концентрация в точку направления взора правого и левого глаза, следовательно, располагается плоскость концентрации взгляда. Контур гистограммы разности, т.е. горизонтальная диспарантность и интервал изменения расстояний до плоскости концентрации взгляда представляют взаимно перпендикулярные состояния восприятия растрового изображения.

Процесс получения характеристик восприятия глубины плоскостного изображения ПИ (пример, фиг. 4) включает его установку на расстоянии h, регистрацию Х-координат правого ПИXRa(t) и левого ПИXLe(t) глаза при его восприятии, вычислении разности координат, построении гистограммы разности ПИΔX(Δt)=ПИXLe(t)-ПИXRa(t) (фиг.5). По контуру определяют местоположение максимума Max (ПИΔX(Δt)), его полуширину.

Для определения способности восприятия глубины ПИ сравнивается местоположение максимумов контура гистограмм разности, полуширина контура с аналогичными характеристиками, полученными при восприятии растрового изображения. В том случае, если местоположения максимумов располагаются в одной области горизонтальной шкалы (см. фиг. 3 и фиг. 5), a Max (rasΔX(Δt))≈Мах (ПИΔX(Δt)) плюс полуширина контура гистограмм разности также сопоставимы, следует сделать вывод, что плоскостное изображение ПИ имеет восприятие глубины не меньше, чем глубина восприятия растрового изображения. П.1 способа может применяться для любого испытуемого.

П.2 способа ориентирован на подготовленных испытуемых, которые ранее приобрели навык наблюдения стереоскопической глубины на стереограммах - СТГ. В качестве плоскостного изображения используется стереограмма (см. фиг. 6) при ее плоскостном восприятии. Стереограмма состоит из n стереопроекций, для которых проведено смещение отдельных образов, образующих элементы горизонтальной диспарантности. При плоскостном восприятии стереограммы число стереопроекций остается в количестве n. В условиях трехмерного восприятия взгляд концентрируется вне плоскости стереограммы, а число стереопроекций в условиях их двоения и слияния (фузия) должно быть n+1. Стереограмма устанавливается на расстоянии h, проводится регистрация Х-координат в условиях ее трехмерного восприятия 3DXRa(t), 3DXLe(t), строятся гистограммы разности 3DΔX(Δt) (фиг.7-П), определяется местоположение максимума контура - Max(3DΔX(Δt)). Приравниваются показания горизонтальной шкалы в точке максимума расстоянию L. В шкале расстояний L определяется полуширина контура, находятся углы вергенции 3Dαстг и расстояние до плоскости концентрации правого и левого глаза в точку 3DHстг. Ширина контура определяется величиной горизонтальной диспарантности при построении стереопроекций и набором погрешностей.

Далее проводится регистрация восприятия стереограммы как плоскостного изображения и определяются аналогичные параметры, как при его трехмерном восприятии. Это координаты правого 2DXRa(t) и левого 2DXLe(t) глаз, разность 2DΔX(Δt), построение гистограммы разности (фиг.7-1) с определением местоположения максимума контура Max(2DΔX(Δt), его полуширина. По полученным данным вычисляются углы вергенции 2Dαстг, определяется местоположение плоскости концентрации правого и левого глаза в точку 2DHстг.

В завершении сравнивают местоположение максимумов гистограмм разности, полуширины контуров гистограмм разности и определяют нижний уровень восприятия глубины, если местоположение Мах(2DΔX(Δt))<0, а полуширина контуров гистограмм разности 2DΔX(Δt)≈3DΔX(Δt), т.е. одного уровня величины.

Пример реализации способа получен при определении координат направления взора в условиях регистрации движений глаз с помощью айтрекера SMI HiSpeed в бинокулярном режиме (Частота регистрации 500 Гц), параметр d=64 мм. Стимульный материал представлял собой стереограмму с раздельными изображениями для левого и правого глаза (фиг.6); растровое 3D-изображение, фотофрагмент картины художника Д.Поллока «Лавандовый туман» (фиг.4). Изображения экспонировались на 19" ЭЛТ мониторе ViewSonic 90Gf, расположенном на расстоянии h=58 см от глаз наблюдателя (разрешение 1280x1024 пикселей; 38 пикселей/см). Время экспозиции Δt составляло от 15 до 30 с. Растровое изображения устанавливалось перед экраном монитора. Первичная запись движений глаз содержала координаты направления взора.

Техническое и программное обеспечение работы айтрекера позволяло в шкале монитора определять Х-координаты направление взора правого (XRa) и левого (XLe) глаза. По координатам вычислялась разность ΔX=XLe-XRa, угол вергенции α и плоскость воспринимаемого изображения Н. Формулы, по которым проводятся вычисления, были приведены выше.

Плоскость воспринимаемого изображения (ПВИ) - это плоскость, на которой концентрируется в точку направление взора правого и левого глаза. Если ΔX=0, то она совпадает с плоскостью расположения рассматриваемого изображения (фиг.1-0), т.е. с плоскостью монитора. При условии ΔX≠0 она находится либо ближе, либо дальше (фиг.1-1) экрана монитора. При варианте, показанном на фиг. 1-1, расстояние до плоскости воспринимаемого изображения H>h.

Способ реализуется в условиях предварительной калибровки при восприятии глубины растрового 3D-изображения и на стереограмме.

П.1 способа. Для калибровки используется растровое 3D-изображение, построенное по четырем стереопроекциям (см. фиг. 2). На фиг. З представлена гистограмма разности координат rasΔX=3DrasXLe - 3DrasXRa. Максимум гистограммы Max (rasΔX(t)) смещен в область отрицательных значений на расстояние в 59 ед.шк. монитора. В пересчете на расстояния, оно соответствует оценочному расстоянию стереоскопического смещения на величину 15.5 мм. Полуширина контура составляет значение 22.4 мм, а на уровне 0,9 от максимума 39.7 мм. В медианной разности rasΔX(t)=24.9 мм, а на уровне 0,9 от максимума изменяется в интервале 14.2-35.2 мм. Пересчет на уровни плоскости воспринимаемого изображения расстояние равно 95 см от глаз. Интервал изменения плоскости воспринимаемого изображения находится в диапазоне от 74.5 до 128.9 см. Т.е. за плоскостью растрового изображения на расстоянии 16.5-70.5 см от него. Угол вергенции в максимуме контура α=3.9°. Стереоскопические проекции с горизонтальной диспарантностью и плоскости концентрации взгляда, располагаемые на расстоянии H ,находятся во взаимно перпендикулярных состояниях.

Восприятие плоскостного изображения ПИ. При восприятии изображения ПИ фиг. 4 максимум контура гистограммы разности располагается в области отрицательных значений, на уровне 65 ед.шк. В пересчете на диспарантность - это 17.1 мм. Полуширина и ширина на уровне 0,1 максимального значения контура составляют величину 85 ед.шк. (или 22.4 мм) и 123 ед.шк. (или 32,4 мм) соответственно. Медианное значение разности Х-координат в максимуме Max (ПИΔX(Δt)) составляет 21 мм, а интервал изменения контура на уровне 0.1 высоты контура изменяется от 12.3 до 28.6 см. Угол вергенции αПИ=4.20. Вычисленное местоположение воспринимаемой плоскости в максимуме контура Max (ПИΔX(Δt) располагается на расстоянии 86.3 см от глаз. Диапазон изменения воспринимаемой плоскости на уровне 0,1 высоты контура изменяется от 71.8 до 104.8 см.

Сопоставление данных при наблюдении ПИ и растрового 3D-изображения позволяют сделать вывод, что они одного уровня восприятия глубины.

П.2 способа. В качестве плоскостного изображения выбирается стереограмма. Стереограмма фиг. 6 построена при следующих параметрах. Число стереопроекций n=3. При ее плоскостном восприятии число проекций-3. На экране монитора айтрекера: размер проекции по горизонтали L0=43 мм, расстояние между ними проекциями L=72 мм, диспарантность смещения образов на стереопроекциях - 4-5 мм, расстояние между мелкой периодикой 1=7 мм. Погрешность измерений расстояния была в пределах±15%. На фиг. 7-1 показана гистограмма разности в том варианте, если плоскость воспринимаемого изображения совпадает с плоскостью монитора. Максимум контура Max(2DΔX(t)) располагается при значении - 8.4 ед.шк. или -2.2 мм. Полуширина контура составляет величину 10,5 мм.

Восприятие стереоскопической глубины стереограммы проводится при концентрации взгляда в точку между глазами и плоскостью монитора. Число стереопроекций становится 4, две средние приобретают пространственную перспективу. Они воспринимаются «парящими» над общим фоном, образованным мелкими составляющими размером 1=7 см. Вертикально сверху вниз «парит» слово «Россия».

В таком случае максимум гистограммы разности Max(3DΔX(t), при восприятии стереоскопической глубины стереограммы фиг. 6 находится при 225 ед.шк., что составляет в пересчете на смещение стереопроекции 59,2 мм. Полуширина контура -27 ед.шк. или 7.1 мм. На уровне 0,1 высоты контур имеет ширину 52,7 ед.шк. или 13.9 мм.

В другой плоскости: концентрация взгляда перед экраном монитора приводит к перемещению плоскости воспринимаемого изображения на расстояние 30.0 см от глаз. Поэтому разность координат ΔX уменьшается до среднего значения с ранее рассчитанных 72 мм до 59.9 мм. Интервал разности на уровне 0,1 от максимального значения находится в диапазоне 54-65.5 мм, что приводит к интервалу расположения плоскости воспринимаемого изображения в диапазоне от 28.7 до 31.5 см от глаз. Следовательно, диспарантность образов на стереограмме, в первом приближении определенная на уровне 4-5 мм, приводит к восприятию стереоскопической глубины в плоскости, перпендикулярной плоскости стереограммы в диапазоне 28 мм.

По соотношению местоположения максимума Max(3DΔX(t)) в шкале расстояния L=72 мм определяется местоположение максимума контура плоскостного восприятия стереограммы Мах(2DΔX(t))=8.4 ед.шк., или 2.2 мм. Зная ширину контура гистограммы разности при стереоскопическом восприятии и плоскостном восприятии, следует сделать вывод, что и в условиях плоскостного восприятия наблюдаются эффекты изменения глубины воспринимаемого плоскостного изображения по величине не меньше, чем в условиях получения горизонтальной диспарантности для стереограмм.

Сравнение контуров гистограмм разности при стереоскопическом восприятии глубины стереограммы, глубины растрового изображения показывают, что аналогичные характеристики получены при восприятии ПИ изображения и они одного уровня величины и подчиняются общим закономерностям восприятия.

Первый уровень восприятия глубины плоскостного изображения состоит в смещении контура гистограммы разности в область отрицательных значений (см. фиг. 7-1). Второй уровень восприятия ПИ состоит в смещении максимума контура гистограммы разности Мах(ПИΔX(Δt)) до значения местоположения максимума разности Max(rasΔX(Δt). Вторым условием являются выравнивание полуширины контуров гистограмм разности при восприятии ПИ, с контуром растрового изображения и при восприятии стереоскопической глубины стереограммы. Завершающим условием является расположение плоскости воспринимаемого изображения за плоскостями изображения ПИ и растровой пластины. При этом интервал изменения плоскости восприятия ПИ попадает в интервал изменения аналогичного параметра для растрового изображения.

Контур гистограммы разности фиг. 7-1 для стереограммы показывает наличие условий восприятия глубины образов, т.е изменения диапазона воспринимаемого изображения. Этот параметр может представлять эффект рельефности, который выявляется, например, на изображении Физической карты мира для 90% выборки ~ в 1000 чел. возраста 14-22 лет.

Представленные материалы позволяют определить соотношение горизонтальной диспарантности в стереограммах и растровых изображениях с глубиной восприятия плоскостных изображений. Т.е. в двух перпендикулярных направлениях.

Список литературы

1. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение: Пер. с англ. - М.: Мир, 1990. - 239 с.

2. Раушенбах Б. Геометрия картины и зрительное восприятие.- СПб.: Азбука-классика, 2001. - 320 с., ил.

3. Пат. 2264299 RU. Способ формирования трехмерных изображений (варианты) / В.Н.Антипов - Опубл.20.11.05; Бюл. №32.

4. Пат. №2391948. Способ развития стереоскопического зрения / В.Н.Антипов, А.В.Антипов - Опубл. 20.06. 2010. - Бюл. 17.

5. Антипов В.Н., Балтина Т.В., Якушев Р.С., Антипов А.В. Когнитивный контроль зрительного восприятия современного человека как объект изучения биоэкологии // Ученые записки КазГУ. Серия естест.науки. - 2008. - Т.150, кн. 3. - С.145-151.

6. Пат.2321034 RU. Способ определения степени адаптации зрительной системы человека / Антипов В.Н. и др. - Опубл. 27.03.2008. - Бюл.№9.

7. Минзарипов Р.Г., Антипов В.Н., Читалин Н.А. и др. О применении методики развития объемного креативно-когнитивного зрения в инновационном образовательном пространстве // Учен. зап. Казанск. ун-та. Сер. Естест. науки. - 2009. - Т.151, кн.3. - С.266-277.

8. Антипов В.Н., Вахрамеева О.А., Галимуллин Д.З., Жегалло А.В., Хараузов А.К., Шелепин Ю.Е. Экспериментальное изучение 3D-восприятия образов плоскостных изображений // «Экспериментальный метод в структуре психологического знания / Отв. ред. В.А.Барабанщиков. - М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 2012. - С.187-194.

1. Способ определения способности восприятия глубины образов на плоскостных изображениях, включающий регистрацию направления движения глаз на изображении, определение X-координат направления взора правого и левого глаз, вычисление разности координат построение гистограмм разности за время Δt регистрации координат, отличающийся тем, что сначала проводится калибровка, для чего на расстоянии h от глаз устанавливают 3D-растровое изображение, полученное по стереоскопическим проекциям, регистрируют X-координаты при наблюдении глубины растрового изображения правого и левого глаз, вычисляют разность координат строят гистограмму разности определяют местоположение максимума контура гистограммы разности вычисляют полуширину контура, горизонтальную диспарантность, по набору значений находят углы вергенции и расстояние до плоскости концентрации правого и левого глаза в точку, далее на том же расстоянии h вместо растрового изображения устанавливают плоскостное изображение ПИ, регистрируют X координаты направления взора правого и левого глаза , строят гистограммы разности, определяют местоположение максимума контура гистограммы , полуширину контура гистограммы, вычисляют углы вергенции расстояние до плоскости концентрации правого и левого глаза в точку и в завершении сравнивают местоположение максимумов гистограмм разности, полуширины контуров гистограмм разности при восприятии растрового изображения и плоскостного изображения ПИ и определяют способность восприятия глубины, если местоположение максимума и одного уровня величины с положением а полуширина контура гистограмм где угол вергенции d - расстояние между зрачками правого и левого глаз, h - расстояние от глаз до изображения, Н - расстояние до плоскости концентрации взгляда правого и левого глаза в точку.

2. Способ определения способности восприятия глубины образов на плоскостных изображениях, включающий регистрацию направления движения глаз на изображении, определение X-координат направления взора правого и левого глаз, вычисление разности координат построение гистограмм разности за время Δt регистрации координат отличающийся тем, что калибровка проводится на стереограмме (СТГ), состоящей из n стереопар, с известной горизонтальной диспарантностью, располагают их на расстоянии L друг от друга, стереограмму устанавливают на расстоянии h и в трехмерном восприятии стереограммы регистрируют X(t) координаты направления взора правого и левого глаз, на плоскости СТГ строят контур гистограммы разности определяют местоположение максимума контура полагают, что по местоположению L, в шкале L определяют полуширину контуров гистограмм разности как контур горизонтальной диспарантности, по набору значений находят углы вергенции и расстояние до плоскости концентрации правого и левого глаза в точку далее проводят регистрацию восприятия стереограммы как плоскостного изображения, определяют координаты правого и левого глаз, вычисляют разность строят контур гистограммы разности определяют местоположение максимума гистограммы полуширину контура, по набору значений вычисляют углы вергенции по ним определяют местоположение плоскости концентрации правого и левого глаза в точку в завершении сравнивают местоположение максимумов гистограмм разности, полуширины контуров гистограмм разности и определяют способность восприятия глубины, если местоположение а полуширина контуров гистограмм разности т.е. одного уровня величины,
где угол вергенции d - расстояние между зрачками правого и левого глаза, h - расстояние от глаз до изображения, Н - расстояние до плоскости концентрации взгляда правого и левого глаза в точку.



 

Похожие патенты:

Описан инфракрасный поляризационный светофильтр, установленный на излучателе инфракрасных синхросигналов устройства отображения стереоскопического изображения.

Изобретение относится к стереоскопическому дисплею, который может отображать изображения, характеризующиеся бинокулярным параллаксом с временным разделением. При выводе изображения для правого глаза на левой стороне осевой линии формируется светоблокирующая область BR1, а при выводе изображения для левого глаза на правой стороне осевой линии формируется светоблокирующая область BR2.

Способ выполняют с помощью системы печати, включающей модуль управления, выполненный с возможностью согласования работы основных узлов системы во время печати; модуль генерации изображений под микролинзами на основе трехмерной модели объекта; проекционный модуль, выполненный с возможностью локального экспонирования фотоматериала в месте расположения каждой из микролинз и записи на него сгенерированных микроизображений; систему сканирования, выполненную с возможностью последовательной записи сгенерированных микроизображений на фотоматериал; узел ламинирования, выполненный с возможностью нанесения линзового растра на проэкспонированный и обработанный фотоматериал и завершения изготовления интегральной фотографии.

Изобретение относится к устройству генерирования стереоскопического изображения. Технический результат заключается в устранении влияния физиологических стереоскопических элементов с помощью обработки изображения, использующей преобразование проецирования.

Изобретение относится к области оптоэлектроники и дисплейной техники и может быть использовано в быстродействующих стереоочках при работе практически с любым типом 3D дисплея, спроектированного для работы с активными стереоочками со стандартной (60-160 Гц), высокой (сотни герц) и сверхвысокой (до нескольких килогерц) кадровой частотой.

Дисплей включает модуль индивидуальной стереопроекции, расположенный на средстве движения с возможностью перемещения в произвольную точку оптической системы дисплея, блок формирования и предварительной обработки изображений, оптический элемент, формирующий область просмотра 3D изображений, средство для обнаружения и отслеживания позиции зрителя и систему получения, хранения и формирования трехмерной информации.

Устройство отображения содержит дисплейную панель для формирования автостереоскопического изображения, имеющего по меньшей мере два субизображения, каждое из которых представляет различный вид объекта, и оптическую сборку перед средством обеспечения изображения.

Изобретение относится к устройствам формирования изображения и может быть использовано, например, в рекламных устройствах для отображения с помощью светоизлучающих элементов видеоинформации.

Изобретение относится к использованию методов психологии, психофизиологии, оптике, физиологии в системах контроля объектов досмотра ручной клади с применением рентгеновских установок.

Изобретение относится к аттракционам в парках отдыха. Предложено устройство проецирования изображения. Устройство имеет корпус с прозрачной поверхностью проекции. Стробоскопический источник света поддерживается корпусом и сконфигурирован для освещения прозрачной поверхности проекции. На прозрачной поверхности проекции расположено изображение. Для активирования и настройки длительности у стробоскопического источника света в заранее определенное время сконфигурирован контроллер. Устройство также содержит центральный процессор для получения данных о положении транспортного средства для перемещения зрителя на основе датчиков, расположенных на гусеницах или транспортном средстве. Технический результат - создание физиологической иллюзии у приглашенного зрителя. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Устройство отображения содержит дисплейную панель, имеющую матрицу дисплейных пикселов и включающую матрицу удлиненных линз, линзовую структуру для направления выходного сигнала от различных пикселов в различные пространственные положения, чтобы делать возможным просмотр стереоскопического изображения. Линзовая структура содержит электрически переключаемый слой жидкого кристалла, который задает линзовую картину или линзовую реплицированную картину. Ориентационная упорядоченность жидкого кристалла из слоя жидкого кристалла является электрически переключаемой так, что линзовая структура является переключаемой между двумерным и трехмерным режимами. В двумерном режиме ориентационная упорядоченность жидкого кристалла находится в первом направлении, по существу в плоскости линзовой структуры, а в трехмерном режиме ориентационная упорядоченность жидкого кристалла находится во втором, перпендикулярном направлении, также по существу в плоскости линзовой структуры. Выходной свет дисплейной панели является поляризованным во втором направлении для двумерного и трехмерного режимов, при этом в двумерном режиме оптическая ось переключаемого слоя жидкого кристалла находится поперек линз. Технический результат - поддержание отношения перпендикулярности между выходным светом дисплейной панели и направлением ориентационной упорядоченности жидкого кристалла для двух перпендикулярных плоскостей наблюдения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Устройство формирования стереоскопических изображений содержит объектив формирования изображения объекта в виде действительного изображения или мнимого изображения, а также множество оптических систем формирования изображений, которые формируют множество световых потоков объекта от съемки, выходящих по разным путям из оптической системы объектива, далее в виде изображений с параллаксом, используя множество независимых оптических систем. При этом значения фокусного расстояния объектива и расстояния (L) от задней главной точки оптической системы объектива до передней главной точки оптической системы формирования изображений установлены такими, чтобы они удовлетворяли соотношению: |f/(L-f)|≤1, где значение фокусного расстояния является положительным, когда оптическая система объектива формирует изображение объекта в виде действительного изображения, и значение фокусного расстояния является отрицательным, когда оптическая система объектива формирует изображение объекта в виде мнимого изображения. Технический результат - сохранение качества изображений при стереоскопической съемке, когда объект съемки и устройство формирования изображения расположены на конечном расстоянии. 1 з.п. ф-лы, 26 ил.

Изобретение относится к многовидовым устройствам формирования изображения для создания видов в поле наблюдения. Устройство включает снабженную пикселами дисплейную панель, узел задней подсветки, содержащий систему источников света, в которой каждый источник света при включении освещает связанную с ним область пикселов дисплейной панели, а также систему отслеживания положения головы. Контроллер устройства выполнен с возможностью управления дисплейной панелью и системой источников света так, чтобы создавался частичный выходной световой пучок устройства формирования изображения, содержащий одновременно набор по меньшей мере трех двумерных видов без повторения индивидуальных двумерных видов. Указанное частичное поле наблюдения устройства формирования изображения выбирается на основании входных сигналов, принимаемых от системы отслеживания положения головы. Технический результат - исключение повторения видов, уменьшение энергопотребления. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 21 ил.

Способ получения оптических трёхмерных и спектральных изображений микрообъектов включает в себя коллимирование широкополосного оптического излучения источника, разделение на два пучка - референтный и объектный, формирование интерференционной картины за счёт сведения указанных пучков, регистрация её матричным приемником. Дополнительно проводят фильтрацию перестраиваемым спектральным акустооптическим монохроматором. Регистрацию узкополосного спектрального изображения объекта производят при блокировке референтного пучка съемным непрозрачным поглотителем. Технический результат заключается в возможности реализации режима оптической когерентной томографии полного поля и режима регистрации спектральных изображений в произвольных спектральных интервалах. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области стереоскопии, в частности к получению и регистрации спектральных стереоизображений предметов, объектов. На входе устройства установлена двухапертурная диафрагма, формирующая два световых пучка, выходящих из объекта под разными углами. Входной объектив направляется на входные взаимно-ортогонально ориентированные поляризаторы, за которым установлена акустооптическая ячейка (АО). Благодаря выбору углов падения света на решетку и ориентации последней относительно осей кристалла АО ячейки селективно дифрагированные пучки распространяются параллельно, а недифрагированные пучки задерживаются выходной диафрагмой. Технический результат - обеспечение идентичности двух стереоскопических каналов, уменьшение количества акустооптических ячеек и поляризаторов, обеспечение взаимной синхронизации каналов, уменьшение массы и габаритов, снижение требований к элементам устройства и упрощение его изготовления и юстировки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к объемной фотографии, объемной кинематографии, объемному телевидению, а также к объемным компьютерным изображениям. Устройство содержит источник изображения и оптический линзовый растр. При этом источник изображения выполнен в виде трехмерной поверхности с переменным радиусом кривизны в сечениях. Технический результат - обеспечение возможности получения объемных изображений независимо от угла наблюдения относительно главной оптической оси линз, улучшение пространственного разрешения и цветопередачи стереоизображения с меньшими требованиями к разрешению источника изображений и увеличение заэкранной и предэкранной перспективы. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к автостереоскопическим устройствам. Устройство отображения имеет средство формирования изображения, электрически переключаемое между 2D-режимом и 3D-режимом, которое содержит переключающие электроды в плоскости, содержащие копланарные параллельные электродные линии. Электродные линии размещены как множество наборов параллельных линий, причем каждый набор определяет область ступенчатых линз. Каждый набор содержит первые электродные линии на противоположных границах между линзовой областью и соседними линзовыми областями и по меньшей мере первую пару электродных линий, размещенных между противоположными границами и симметричных относительно центра линзовой области. Каждый набор содержит самое большее шесть электродных линий между противоположными границами. Первые электродные линии шире, чем электродные линии первой пары электродных линий, причем в 2D-режиме молекулы жидкого кристалла жидкокристаллического слоя ориентированы перпендикулярно электродным линиям, причем электродные линии сужаются от границы области ступенчатых линз к центру области ступенчатых линз. Технический результат - упрощение изготовления, улучшение оптических характеристик линзы. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 19 ил.

Многовидовое устройство отображения содержит устройство формирования изображения и устройство отклонения оптического пучка, содержащее подложку, первый слой из оптически прозрачного твердого материала, имеющий первый показатель преломления и отклоняющую оптический пучок поверхность, образованную множеством искривленных поверхностей, и второй слой из двулучепреломлящего жидкокристаллического материала, заключенный между поверхностью подложки и поверхностью, отклоняющей оптический пучок, и имеющий второй показатель преломления, отличающийся от первого показателя преломления. От подложки к первому слою отходит множество удлиненных распорок, имеющих длину и ширину, параллельные плоскости подложки. Каждая распорка образует точечный и/или линейный контакт с участками по меньшей мере двух разных искривленных поверхностей. Технический результат - возможность переключения двухмерного и автостереоскопического устройств отображения при повышении эксплуатационных показателей за счет уменьшения различимости распорок. 8 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретения относится к области интеллектуальных терминалов. Технический результат - обеспечение увеличения быстродействия при обработке сигнала. 3D интеллектуальный терминал, использующий очки, содержит камеру, блок обработки сигнала, запоминающее устройство, излучатель сигнала переключения очков и экран; при этом камеру используют для фотографирования объектов, находящихся перед экраном 3D интеллектуального терминала; при этом блок обработки сигнала используют для анализа сфотографированного изображения, оценивания того, присутствуют ли зрители в каждой предварительно разделенной области, записи результатов оценивания в записывающее устройство, определения того, в какой предварительно разделенной области находится каждый зритель, декодирования изображений перспектив, соответствующих предварительно разделенным областям со зрителями, и отправки изображений перспектив на экран для отображения, при этом количество предварительно разделенных областей больше или равно трем; при этом излучатель сигнала переключения очков используют для отправки сигнала переключения очков в 3D-очки. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.
Наверх