[發(fā)明專利]一種多頻相位解纏方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810326138.9
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108519588A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王國強;陳學(xué)偉;孫士杰;張斌
• 申請（專利權(quán)）人: 視緣（上海）智能科技有限公司
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48
• 代理公司: 上海驍象知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31315
• 代理人: 趙俊寅

本發(fā)明公開一種多頻相位解纏方法及裝置，屬于計算機(jī)視覺技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的多頻相位解纏方法包括：利用不同調(diào)制頻率下的多個調(diào)制信號的相位測量值進(jìn)行初步相位解纏得到多組解纏系數(shù)約束；基于中國剩余定理展開多組解纏系數(shù)約束得到展開的相位測量值；通過加權(quán)平均值組合展開的相位測量值得到偽距離估計值；基于核密度估計偽距離估計值得到解包概率；通過解包概率構(gòu)造得到預(yù)測假設(shè)子集；基于預(yù)測假設(shè)子集計算預(yù)測相位噪聲及預(yù)測相位的可能值；利用核密度估計對預(yù)測相位的可能值進(jìn)行排序并確定解纏相位值。本發(fā)明的一種多頻相位解纏方法及裝置適用于Kinect?v2傳感器的深度解碼，能夠增加有效像素的覆蓋范圍，同時保持實時性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多頻相位解纏方法及裝置，屬于計算機(jī)視覺技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在飛行時間傳感器中，調(diào)制的光信號照射到環(huán)境中的物體上，之后通過在傳感器的像素陣列中捕獲反射的光信號，通過光在空氣中傳播的時間差，來計算環(huán)境中的物體距傳感器的距離即深度像素值，相位解纏的目的是選擇光調(diào)制信號的正確周期(對于即確定k的解)，因為錯誤的周期會導(dǎo)致較大的深度誤差。

多頻解纏問題的經(jīng)典解決方案是使用中國剩余定理，這種方法是快速的，但隱式的假設(shè)了無噪聲的數(shù)據(jù)，它通過代替為每個頻率產(chǎn)生多個解纏，然后沿著該范圍軸執(zhí)行聚類，實現(xiàn)了對噪聲更好的魯棒性。由于其使用的簡單性，CRT仍然被很多人主張使用。在不同頻率下同時展開多個相位是在條紋圖案投影技術(shù)中也出現(xiàn)的一個問題。但是，由于相位估計方法不同，相位與深度的關(guān)系不同，所以算法并不完全等價。

另一種解析飛行時間相移的方法是使用表面反射率約束，由于與每個相位測量相關(guān)的振幅是物距和表面反射率的函數(shù)，假定局部恒定的反射率，深度可以用具有數(shù)據(jù)項和反射率平滑項的馬爾可夫隨機(jī)場(MRF)公式進(jìn)行解析。最近的一個擴(kuò)展方法是利用距離、表面反照率和局部表面法線被用來預(yù)測反射率。在用于ToF測量的模擬器中，對MRF的性能進(jìn)行了評估，該MRF使用小波基進(jìn)行同時展開和去噪。但是，實際數(shù)據(jù)的性能卻沒有顯示出來。現(xiàn)有的技術(shù)在深度解碼后，由于其測量的深度值的有效范圍比較小，有效像素的覆蓋范圍也比較少，像素的實際數(shù)據(jù)的性能并沒有顯示出來。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多頻相位解纏方法及裝置通過生成多個深度假設(shè)，并使用空間核密度估計(KDE)進(jìn)行排序，并引入一個新的閉式表達(dá)式用于相位噪聲預(yù)測，更適合實際的數(shù)據(jù)，適用于Kinect?v2傳感器的深度解碼，能夠增加有效像素的覆蓋范圍，同時保持實時性。

本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明提供了一種多頻相位解纏方法，包括：

利用不同調(diào)制頻率下的多個調(diào)制信號的相位測量值進(jìn)行初步相位解纏得到多組解纏系數(shù)約束；

基于中國剩余定理展開所述多組解纏系數(shù)約束得到展開的相位測量值；

通過加權(quán)平均值組合所述展開的相位測量值得到偽距離估計值；

基于核密度估計所述偽距離估計值得到解包概率；

通過所述解包概率構(gòu)造得到預(yù)測假設(shè)子集；

基于所述預(yù)測假設(shè)子集計算預(yù)測相位噪聲及預(yù)測相位的可能值；

利用所述核密度估計對預(yù)測相位的可能值進(jìn)行排序并確定解纏相位值。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述利用不同調(diào)制頻率下的多個調(diào)制信號的相位測量值進(jìn)行初步相位解纏得到多組解纏系數(shù)約束的步驟包括：

復(fù)相的發(fā)射信號和接收信號之間的相移z表示為：

其中，p_O是一個共同的相位偏移，v_k是使用量子效率調(diào)制和積分產(chǎn)生的電壓值，N為不同的參考信號的數(shù)量，每個相位相移弧度，k＝0…N-1。