隨機點立體圖色度與亮度分量對立體視覺質量的影響

(中國人民解放軍海軍總醫院，北京100048)

立體視覺是人類對三維空間各種物體遠近前后、高低深淺和凹凸的感知能力，是人類在長期進化過程中獲得的一種特有的雙眼高級視覺功能。隨機點立體圖自發明以來，因具有客觀、準確、無單眼線索等優點廣泛應用于雙眼視功能的檢查及重建訓練。本文將初步分析隨機點立體圖色度與亮度各分量對正常人眼立體視覺質量的影響，為立體視覺檢查及雙眼視功能訓練提供依據。

臨床資料:160例受試者中，男94例、女66例，年齡(23.43±5.26)歲，文化程度:初中 14例、高中 37例、大學109例。所有受試者矯正視力≥0.8，無斜視、弱視及眼手術史，眼底及屈光間質無病變，無色盲、色弱及眼球運動異常，在睫狀肌麻痹情況下客觀檢影驗光，充分矯正屈光不正，除外屈光參差患者，水平隱斜度數－4Δ～+8Δ，垂直隱斜度數≤1Δ。《數字化立體視覺檢查圖》檢測立體視銳度≤60″，交叉視差、非交叉視差≥6 000″，同視機檢測立體視銳度≤60″。

實驗方法:受試者佩戴有線液晶立體眼鏡，該眼鏡用于觀看時分式interlace型雙視點立體圖像。實驗素材使用《數字化立體視覺檢查圖》圖形，采用BMP圖像文件格式，使用matlab7.0軟件對圖像進行處理。160例受試者隨機分為4組，使用HIS彩色模型表達轉化后的圖像素材，對照組左右視圖各分量無變化;亮度分量組左右視圖只保留亮度I，把兩幅灰度圖像合成;色調分量組只保留左右視圖色調H;飽和度分量組只保留左右視圖色調分量S。視差計算按照公式:［像素點數×像素點邊長(mm)/檢查距離(mm)］×57.3×60 ×60(s)，將視差等級劃分為 30″、60″、90″、120″、210″和480″，無法識別記錄為3 000″。檢查在暗室中進行(亮度0.2 cd/m2)，受試者佩戴有線液晶立體眼鏡，距離顯示器170 cm，雙眼與顯示器同高。從480″圖形開始每幅圖像顯示時間為10 s，能正確識別圖形記錄相應的立體視銳度。計數資料采用χ2檢驗，以P≤0.05為有統計學差異。

結果:對照組 30″、60″、90″、120″、210″、480″及 3 000″不同視差等級受試者例數分別為 33、5、2、0、0、0、0 例，亮度分量組分別為 12、14、9、3、1、1、0 例，色調分量組分別為 0、0、0、2、5、8、25 例，飽和度分量組分別為 0、0、0、0、1、4、35 例。色調分量組及飽和度分量組立體視銳度明顯減低(P＜0.05)。

討論:立體視覺是雙眼一體化的整體特性，是雙眼視覺的高級功能。目前應用較為成熟的3D顯示技術仍為輔助型雙眼視差分離技術，包括紅綠色差、偏振光及分時顯示技術等。雖然無輔助3D顯示技術以及真3D顯示技術都取得了很大進步，但距離獲得較為理想的視覺質量、數據傳輸能夠承載還有一定差距。分時顯示技術相對于偏振光顯示技術亮度損失更大，但是易于在普通電腦及顯示技術上輔助實現，并且分時顯示技術可以在更低的刷新率下獲得立體視覺，故本研究采用了分時顯示技術，對立體視覺質量受亮度、色調、飽和度等因素的影響進行初步的觀察。盡管隨機點立體圖與圖形立體圖產生立體視覺的機制和內涵有不同，實際生活中人眼接觸的也基本為圖形立體視覺，但由于隨機點立體圖具有無單眼線索、客觀、準確的優點，所以研究選擇隨機點立體圖作為工具。實驗研究結果提示，亮度分量是影響立體視覺質量的重要因素，這和測試圖形在幾個分量上的數據量分布基本一致，左右視圖亮度分量數據差異大，可能包含了更多的視差信息，而色度分量中所包含的視差信息可能相對較少。當然這和測試圖的選取也有一定關系，測試圖形不同，其幾個分量的數據分布結構也有不同，隨機點對質地不同也可能對測試結果產生影響。進一步的研究可以使用基于偏振光技術或者無輔助立體顯示技術的工具，并且可以對各分量衰減與立體視覺質量衰減相關性進行研究，以獲得可靠的結果來改進多媒體數字化立體視覺檢查及雙眼視功能訓練方法。