[发明专利]一种多频相位解缠方法及装置

说明书

本发明公开一种多频相位解缠方法及装置，属于计算机视觉技术领域。本发明的多频相位解缠方法包括：利用不同调制频率下的多个调制信号的相位测量值进行初步相位解缠得到多组解缠系数约束；基于中国剩余定理展开多组解缠系数约束得到展开的相位测量值；通过加权平均值组合展开的相位测量值得到伪距离估计值；基于核密度估计伪距离估计值得到解包概率；通过解包概率构造得到预测假设子集；基于预测假设子集计算预测相位噪声及预测相位的可能值；利用核密度估计对预测相位的可能值进行排序并确定解缠相位值。本发明的一种多频相位解缠方法及装置适用于Kinect v2传感器的深度解码，能够增加有效像素的覆盖范围，同时保持实时性。

技术领域

本发明涉及一种多频相位解缠方法及装置，属于计算机视觉技术领域。

背景技术

在飞行时间传感器中，调制的光信号照射到环境中的物体上，之后通过在传感器的像素阵列中捕获反射的光信号，通过光在空气中传播的时间差，来计算环境中的物体距传感器的距离即深度像素值，相位解缠的目的是选择光调制信号的正确周期(对于即确定k的解)，因为错误的周期会导致较大的深度误差。

多频解缠问题的经典解决方案是使用中国剩余定理，这种方法是快速的，但隐式的假设了无噪声的数据，它通过代替为每个频率产生多个解缠，然后沿着该范围轴执行聚类，实现了对噪声更好的鲁棒性。由于其使用的简单性，CRT仍然被很多人主张使用。在不同频率下同时展开多个相位是在条纹图案投影技术中也出现的一个问题。但是，由于相位估计方法不同，相位与深度的关系不同，所以算法并不完全等价。

另一种解析飞行时间相移的方法是使用表面反射率约束，由于与每个相位测量相关的振幅是物距和表面反射率的函数，假定局部恒定的反射率，深度可以用具有数据项和反射率平滑项的马尔可夫随机场(MRF)公式进行解析。最近的一个扩展方法是利用距离、表面反照率和局部表面法线被用来预测反射率。在用于ToF测量的模拟器中，对MRF的性能进行了评估，该MRF使用小波基进行同时展开和去噪。但是，实际数据的性能却没有显示出来。现有的技术在深度解码后，由于其测量的深度值的有效范围比较小，有效像素的覆盖范围也比较少，像素的实际数据的性能并没有显示出来。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多频相位解缠方法及装置通过生成多个深度假设，并使用空间核密度估计(KDE)进行排序，并引入一个新的闭式表达式用于相位噪声预测，更适合实际的数据，适用于Kinect v2传感器的深度解码，能够增加有效像素的覆盖范围，同时保持实时性。

本发明提供技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种多频相位解缠方法，包括：

利用不同调制频率下的多个调制信号的相位测量值进行初步相位解缠得到多组解缠系数约束；

基于中国剩余定理展开所述多组解缠系数约束得到展开的相位测量值；

通过加权平均值组合所述展开的相位测量值得到伪距离估计值；

基于核密度估计所述伪距离估计值得到解包概率；

通过所述解包概率构造得到预测假设子集；

基于所述预测假设子集计算预测相位噪声及预测相位的可能值；

利用所述核密度估计对预测相位的可能值进行排序并确定解缠相位值。

根据本发明的一实施方式，所述利用不同调制频率下的多个调制信号的相位测量值进行初步相位解缠得到多组解缠系数约束的步骤包括：

复相的发射信号和接收信号之间的相移z表示为：

其中，p_O是一个共同的相位偏移，v_k是使用量子效率调制和积分产生的电压值，N为不同的参考信号的数量，每个相位相移弧度，k＝0…N-1。