随机点立体图色度与亮度分量对立体视觉质量的影响

(中国人民解放军海军总医院，北京100048)

立体视觉是人类对三维空间各种物体远近前后、高低深浅和凹凸的感知能力，是人类在长期进化过程中获得的一种特有的双眼高级视觉功能。随机点立体图自发明以来，因具有客观、准确、无单眼线索等优点广泛应用于双眼视功能的检查及重建训练。本文将初步分析随机点立体图色度与亮度各分量对正常人眼立体视觉质量的影响，为立体视觉检查及双眼视功能训练提供依据。

临床资料:160例受试者中，男94例、女66例，年龄(23.43±5.26)岁，文化程度:初中 14例、高中 37例、大学109例。所有受试者矫正视力≥0.8，无斜视、弱视及眼手术史，眼底及屈光间质无病变，无色盲、色弱及眼球运动异常，在睫状肌麻痹情况下客观检影验光，充分矫正屈光不正，除外屈光参差患者，水平隐斜度数－4Δ～+8Δ，垂直隐斜度数≤1Δ。《数字化立体视觉检查图》检测立体视锐度≤60″，交叉视差、非交叉视差≥6 000″，同视机检测立体视锐度≤60″。

实验方法:受试者佩戴有线液晶立体眼镜，该眼镜用于观看时分式interlace型双视点立体图像。实验素材使用《数字化立体视觉检查图》图形，采用BMP图像文件格式，使用matlab7.0软件对图像进行处理。160例受试者随机分为4组，使用HIS彩色模型表达转化后的图像素材，对照组左右视图各分量无变化;亮度分量组左右视图只保留亮度I，把两幅灰度图像合成;色调分量组只保留左右视图色调H;饱和度分量组只保留左右视图色调分量S。视差计算按照公式:［像素点数×像素点边长(mm)/检查距离(mm)］×57.3×60 ×60(s)，将视差等级划分为 30″、60″、90″、120″、210″和480″，无法识别记录为3 000″。检查在暗室中进行(亮度0.2 cd/m2)，受试者佩戴有线液晶立体眼镜，距离显示器170 cm，双眼与显示器同高。从480″图形开始每幅图像显示时间为10 s，能正确识别图形记录相应的立体视锐度。计数资料采用χ2检验，以P≤0.05为有统计学差异。

结果:对照组 30″、60″、90″、120″、210″、480″及 3 000″不同视差等级受试者例数分别为 33、5、2、0、0、0、0 例，亮度分量组分别为 12、14、9、3、1、1、0 例，色调分量组分别为 0、0、0、2、5、8、25 例，饱和度分量组分别为 0、0、0、0、1、4、35 例。色调分量组及饱和度分量组立体视锐度明显减低(P＜0.05)。

讨论:立体视觉是双眼一体化的整体特性，是双眼视觉的高级功能。目前应用较为成熟的3D显示技术仍为辅助型双眼视差分离技术，包括红绿色差、偏振光及分时显示技术等。虽然无辅助3D显示技术以及真3D显示技术都取得了很大进步，但距离获得较为理想的视觉质量、数据传输能够承载还有一定差距。分时显示技术相对于偏振光显示技术亮度损失更大，但是易于在普通电脑及显示技术上辅助实现，并且分时显示技术可以在更低的刷新率下获得立体视觉，故本研究采用了分时显示技术，对立体视觉质量受亮度、色调、饱和度等因素的影响进行初步的观察。尽管随机点立体图与图形立体图产生立体视觉的机制和内涵有不同，实际生活中人眼接触的也基本为图形立体视觉，但由于随机点立体图具有无单眼线索、客观、准确的优点，所以研究选择随机点立体图作为工具。实验研究结果提示，亮度分量是影响立体视觉质量的重要因素，这和测试图形在几个分量上的数据量分布基本一致，左右视图亮度分量数据差异大，可能包含了更多的视差信息，而色度分量中所包含的视差信息可能相对较少。当然这和测试图的选取也有一定关系，测试图形不同，其几个分量的数据分布结构也有不同，随机点对质地不同也可能对测试结果产生影响。进一步的研究可以使用基于偏振光技术或者无辅助立体显示技术的工具，并且可以对各分量衰减与立体视觉质量衰减相关性进行研究，以获得可靠的结果来改进多媒体数字化立体视觉检查及双眼视功能训练方法。