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2025-01-07 更新
Real-Time Computational Visual Aberration Correcting Display Through High-Contrast Inverse Blurring
Authors:Akhilesh Balaji, Dhruv Ramu
This paper presents a framework for developing a live vision-correcting display (VCD) to address refractive visual aberrations without the need for traditional vision correction devices like glasses or contact lenses, particularly in scenarios where wearing them may be inconvenient. We achieve this correction through deconvolution of the displayed image using a point spread function (PSF) associated with the viewer’s eye. We address ringing artefacts using a masking technique applied to the prefiltered image. We also enhance the display’s contrast and reduce color distortion by operating in the YUV/YCbCr color space, where deconvolution is performed solely on the luma (brightness) channel. Finally, we introduce a technique to calculate a real-time PSF that adapts based on the viewer’s spherical coordinates relative to the screen. This ensures that the PSF remains accurate and undistorted even when the viewer observes the display from an angle relative to the screen normal, thereby providing consistent visual correction regardless of the viewing angle. The results of our display demonstrate significant improvements in visual clarity, achieving a structural similarity index (SSIM) of 83.04%, highlighting the effectiveness of our approach.
本文提出了一个开发实时视力校正显示器（VCD）的框架，以解决折射视觉失真问题，而无需使用眼镜或隐形眼镜等传统视力矫正设备，特别是在佩戴这些设备可能不方便的场景中。我们通过使用与观看者眼睛相关的点扩散函数（PSF）对显示图像进行反卷积来实现这种校正。我们通过应用于预滤波图像的掩模技术来解决振铃伪影问题。我们还通过在YUV/YCbCr色彩空间中操作来提高显示器的对比度和减少色彩失真，其中反卷积仅对亮度通道执行。最后，我们引入了一种根据观看者与屏幕之间的球面坐标计算实时PSF的技术，该技术会根据观看者的位置进行自适应调整。这确保了即使观众从相对于屏幕法线的角度观察显示器时，PSF也能保持准确且不失真，从而无论观看角度如何都能提供一致的可视校正效果。我们显示器的结果显示，视觉清晰度有了显著改善，结构相似性指数（SSIM）达到了80%以上，突显了我们方法的有效性。
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PDF 26 pages, 14 figures
Summary
该论文提出了一种无需传统视力矫正设备（如眼镜或隐形眼镜）的实时视力矫正显示框架，解决了折射视觉像差问题。通过显示图像的解卷积和与观看者眼睛相关的点扩散函数（PSF），实现了视觉矫正。采用预滤波图像的掩模技术解决了振铃伪影问题。通过在YUV/YCbCr色彩空间操作，仅对亮度通道进行解卷积，提高了显示对比度和减少了色彩失真。此外，引入了一种根据观看者与屏幕之间的球面坐标实时计算PSF的技术，确保在观察者与屏幕法线形成角度时，PSF保持准确且不失真，从而在不同视角下提供一致的视觉矫正效果。结果显示，该显示技术显著提高了视觉清晰度，结构相似性指数（SSIM）达到83.04%，验证了其有效性。
Key Takeaways
- 论文提出了一种实时视力矫正显示框架，无需传统视力矫正设备如眼镜或隐形眼镜。
- 通过解卷积显示图像和使用与观看者眼睛相关的点扩散函数（PSF）实现视觉矫正。
- 采用掩模技术解决振铃伪影问题。
- 在YUV/YCbCr色彩空间操作，专注于亮度通道解卷积以提高对比度和减少色彩失真。
- 引入实时计算PSF的技术，根据观看者的球面坐标自适应调整，确保在不同视角下提供一致的视觉矫正效果。
- 显示技术显著提高了视觉清晰度，结构相似性指数（SSIM）达到83.04%。
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