将眼睛旋转和对比度灵敏度集成到虚拟现实头戴显示器的图像质量评估中

科学领域:

• 视光学和视觉科学 视光学和视觉科学
• 人与计算机的交互
• 光学工程是指光学工程.

背景情况:

• 在虚拟现实头部显示器 (VR HMD) 中评估图像质量传统上依赖于光学基板测试.
• 人类的视觉感知在VR HMD的整体成像管道中发挥着关键作用.
• 当前的方法可能无法完全捕捉用户所经历的感知图像质量.

研究的目的:

• 通过将人类视觉感知与光学测量相结合,开发和验证一种评估VR HMD图像质量的方法.
• 为了比较光学调制传递函数 (MTF) 测量与人类观察者对比感应函数 (CSF) 数据.
• 调查眼睛几何和旋转对感知图像质量的影响.

主要方法:

• 实施了5度自由 (5DoF) 的实验设置,模拟了人类眼睛的几何和旋转.
• 使用各种相机旋转配置 (学生旋转,眼睛旋转,眼睛旋转与卡帕角度) 进行光学MTF测量.
• 开发了一个WebXR平台用于人类观察者实验,以提取单眼CSF并将其与计算的CSF进行比较.

主要成果:

• 用MTF和CSF测量的图像质量在VR HMD视野的外围降低.
• 图像质量降低对于与HMD不同的瞳孔间距离 (IPD) 的用户来说更为明显.
• 受眼镜移位和眼睛光学轴角度影响的光学偏差会降低图像质量.
• 来自光学测量的计算CSF与人类观察者数据相对应得很好,特别是眼睛旋转与kappa角度设置.

结论:

• 将人眼旋转和对比度灵敏度模型集成到光学基板测试中,可以更精确地评估VR HMD图像质量.
• 模拟人眼运动和结合感知模型对于准确的VR HMD图像质量评估至关重要.
• 这些发现强调了考虑个人视觉参数 (如IPD) 对于最佳VR HMD性能的重要性.