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一种实时的基于振幅图的ToF深度优化方法
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作者 葛晨阳 姜少敏 +1 位作者 刘洋 邓鹏超 《微电子学与计算机》 2024年第6期57-64,共8页
目前,ToF(Time of Flight)三维成像技术在人脸检测、3D目标识别、三维重建等视觉任务领域具有广阔的应用前景。然而,用ToF相机所获得的深度信息往往存在与像素、温度、深度畸变、多径干扰以及背景光相关的噪声干扰。现有的ToF优化算法... 目前,ToF(Time of Flight)三维成像技术在人脸检测、3D目标识别、三维重建等视觉任务领域具有广阔的应用前景。然而,用ToF相机所获得的深度信息往往存在与像素、温度、深度畸变、多径干扰以及背景光相关的噪声干扰。现有的ToF优化算法耗时较大且很难保留目标的细节信息,这些问题严重影响了ToF相机的实际应用。针对以上问题,本文提出一种实时的基于振幅图的ToF深度图优化方法。首先通过ToF接收端采集的原始数据生成带有噪声的振幅图像。针对振幅图中的噪声,选用快速高效的双边网格滤波对振幅图进行去噪。然后,利用优化后的振幅图生成掩码以分割出深度图中前景和背景区域。同时,对深度图中的噪声以及误差像素用滤波的方式优化,最后将优化后的深度图和掩码融合生成最终的深度图。实验结果表明,本文所提算法可以实时有效地滤除深度图噪声,去除背景噪声的干扰,同时能很好地保留深度图中目标对象的细节信息。有助于ToF相机拥有更广泛的应用场景。 展开更多
关键词 tof相机 图像优化 有效深度数据
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TOF相机实时高精度深度误差补偿方法 被引量:13
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作者 李占利 周康 +1 位作者 牟琦 李洪安 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期253-262,共10页
TOF(Time-Of-Flight)相机获取的深度值存在着边角畸变和精度偏移,目前主要是通过误差查找表或曲线拟合等技术进行误差补偿,计算量大且补偿速度慢。通过对TOF相机在不同距离的深度误差分布规律的分析,提出了一种实时、高精度的误差补偿... TOF(Time-Of-Flight)相机获取的深度值存在着边角畸变和精度偏移,目前主要是通过误差查找表或曲线拟合等技术进行误差补偿,计算量大且补偿速度慢。通过对TOF相机在不同距离的深度误差分布规律的分析,提出了一种实时、高精度的误差补偿方法。该方法利用TOF深度图像的旋转对称性以及误差分布的特性,简化了误差补偿模型、降低参数数量级,有效提升了补偿的精度和速度。将算法应用于基于TOF原理的Kinect v2深度传感器进行深度补偿,使得有效距离内平面度误差下降到0.63 mm内,平均误差下降到0.7040 mm内,单帧数据补偿时间在90 ms内。由于该算法仅基于光径差进行补偿,因此适用于所有TOF原理的相机。实验结果表明,该算法能够快速有效减少TOF相机的深度误差,适用于实时、高精度的大视场三维重建。 展开更多
关键词 tof深度相机 深度误差补偿 曲线拟合 Kinect v2传感器
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深度相机的测量误差建模及校正
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作者 魏瑞丽 王明军 +1 位作者 周熠铭 易芳 《中国光学(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期271-277,共7页
ToF(Time of Flight)深度相机是获取三维点云数据的重要手段之一,但ToF深度相机受到自身硬件和外部环境的限制,其测量数据存在一定的误差。本文针对ToF深度相机的非系统误差进行研究,通过实验验证了被测目标的颜色、距离和相对运动等因... ToF(Time of Flight)深度相机是获取三维点云数据的重要手段之一,但ToF深度相机受到自身硬件和外部环境的限制,其测量数据存在一定的误差。本文针对ToF深度相机的非系统误差进行研究,通过实验验证了被测目标的颜色、距离和相对运动等因素均会对深度相机获取的数据产生影响,且影响均不相同。本文提出了一种新的测量误差模型对颜色和距离产生的误差进行校正,对于相对运动产生的误差,建立了三维运动模糊函数进行恢复,通过对所建立的校正模型进行数值分析,距离和颜色的残余误差小于4 mm,相对运动所带来的误差小于0.7 mm。本文所做工作改善了ToF深度相机的测量数据的质量,为开展三维点云重建等工作提供了更精准的数据支持。 展开更多
关键词 tof深度相机 深度误差 误差校正
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TOF相机的深度数据测量误差校正方法研究 被引量:8
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作者 王世程 于微波 杨宏韬 《计算机应用与软件》 北大核心 2020年第7期43-48,共6页
针对TOF相机获取的原始深度数据存在多种误差,导致成像出现畸变和偏差的问题,建立极限学习机(ELM)空间配准模型,对TOF相机深度数据测量过程中非系统性和系统性误差的叠加导致的深度数据偏移进行统一校正,并与基于BP算法建立的空间配准... 针对TOF相机获取的原始深度数据存在多种误差,导致成像出现畸变和偏差的问题,建立极限学习机(ELM)空间配准模型,对TOF相机深度数据测量过程中非系统性和系统性误差的叠加导致的深度数据偏移进行统一校正,并与基于BP算法建立的空间配准模型以及基于小孔成像原理校正的结果进行对比。实验结果表明,采用ELM算法所建立的ELM空间配准模型大幅减小了TOF相机测量深度数据的误差。在综合实时性、精确性和泛化能力方面,ELM算法比其他两种方法的数据校正效果更优,能更好地复原真实场景中的深度数据,为TOF相机测量的深度数据的校正提供了一种新的思路和方法。 展开更多
关键词 tof深度相机 极限学习机 空间配准模型 误差校正
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基于ToF技术的高压输电线路带电作业安全监测方法 被引量:12
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作者 邹德华 严宇 +2 位作者 王伟 何芷航 阮华平 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2570-2577,共8页
针对高压带电作业过程中人工实施安全监测难的问题,提出了1种基于飞行时间(time of flight,ToF)深度相机的高压带电作业实时安全监测及预警方法。在对高压输电线路带电作业方式和典型工况分析基础上,基于带电作业安全距离对带电作业人... 针对高压带电作业过程中人工实施安全监测难的问题,提出了1种基于飞行时间(time of flight,ToF)深度相机的高压带电作业实时安全监测及预警方法。在对高压输电线路带电作业方式和典型工况分析基础上,基于带电作业安全距离对带电作业人员的安全作业空间进行了划分,利用ToF深度相机对带电作业安全距离进行实时检测,采用安全作业空间边界越界和入侵检测实现安全预警;同时对影响安全监测的绝缘绳索进行甄别和排除,提高了该方法对野外复杂环境的适用性和准确性。在现场试验时,杆塔上的观察人员与系统同时进行安全监控,系统进行了12次报警,而观测人员仅进行了5次报警提示,其他7次报警是由于作业人员足部仅触及报警线边缘,精度要求高,故观测人员没能及时报警。通过现场试验验证了基于ToF深度相机的高压带电作业实时安全监测系统的准确性和可靠性,与人工监测相比,系统可大幅提高带电作业安全监测的有效性,能有效预防带电作业人身伤害事故的发生。 展开更多
关键词 高压输电线路 带电作业 安全距离 tof深度相机 安全监测 3维点云数据处理
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TOF相机深度数据测量中的空间配准方法研究 被引量:2
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作者 王世程 于微波 杨宏韬 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2020年第7期55-59,64,共6页
针对TOF深度相机获取的原始深度数据存在多种误差,导致成像出现畸变的问题。提出建立改进小波序贯极限学习机(CFWNN-OSELM)空间配准模型的方法,对TOF相机深度数据测量过程中非系统性和系统性误差的叠加导致的深度数据偏移进行统一校正... 针对TOF深度相机获取的原始深度数据存在多种误差,导致成像出现畸变的问题。提出建立改进小波序贯极限学习机(CFWNN-OSELM)空间配准模型的方法,对TOF相机深度数据测量过程中非系统性和系统性误差的叠加导致的深度数据偏移进行统一校正。并与基于ELM算法和BP算法分别建立的空间配准模型以及基于小孔成像原理校正的结果进行比较。经实验分析,采用CFWNN-OSELM所建立的空间配准模型大幅减小了TOF相机测量深度数据的误差,泛化能力强,能够实现在线增量式快速学习。为TOF相机测量深度数据的校正方法提供了一种新的思路方法。 展开更多
关键词 tof深度相机 序贯极限学习机 空间配准模型 数据校正
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基于TOF深度图像修复的输送带煤流检测方法 被引量:2
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作者 汪心悦 乔铁柱 +1 位作者 庞宇松 阎高伟 《工矿自动化》 北大核心 2022年第1期40-44,63,共6页
传统的带式输送机煤流检测装置中,核子胶带秤存在一定安全和环保隐患,电子胶带秤检测精度易受输送带张力、刚度等因素的影响;而基于超声波、线激光条纹、双目视觉等技术的非接触式检测方法存在实时性差、测量误差较大等问题。提出了一... 传统的带式输送机煤流检测装置中,核子胶带秤存在一定安全和环保隐患,电子胶带秤检测精度易受输送带张力、刚度等因素的影响;而基于超声波、线激光条纹、双目视觉等技术的非接触式检测方法存在实时性差、测量误差较大等问题。提出了一种基于飞行时间(TOF)深度图像修复的输送带煤流检测方法。通过TOF相机获取输送带运煤图像;对TOF图像进行均衡化处理,采用帧差法和边界跟随算法去除背景噪声,获得感兴趣的煤料区域;针对TOF深度图像因边缘处存在飞行像素噪声与多径误差噪声而导致的边缘信息不准确问题,提出强度图像引导的深度图像修复算法,通过Canny边缘检测算法寻找深度图像和强度图像的相似边缘,基于强度图像的有效边缘信息对深度图像边缘处的不可靠数据进行校正,并进一步基于Navier-Stokes方程和中值滤波器得到高精度深度图像;对煤料区域进行像素级分割,并建立煤料体积计算模型,结合输送带速度得出输送带煤流。实验结果表明,该方法的检测误差不超过3.78%,标准差不超过0.491,平均处理时间为83 ms,满足实际生产要求。 展开更多
关键词 带式输送机 煤流检测 tof相机 深度图像修复 边缘校正
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TOF深度相机误差分析及补偿方法 被引量:2
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作者 李震 颜少华 +3 位作者 刘岳 郭玉姗 洪添胜 吕石磊 《现代电子技术》 2021年第7期50-55,共6页
主要分析了基于TOF测量技术的深度相机的深度误差产生的原理,针对ARGUS-A5型号深度相机产生的各类误差建立相对应的误差补偿模型,消去其误差影响。首先,利用黑白棋盘格标定法及Matlab摄像机标定工具箱标定了深度相机的内参矩阵以及畸变... 主要分析了基于TOF测量技术的深度相机的深度误差产生的原理,针对ARGUS-A5型号深度相机产生的各类误差建立相对应的误差补偿模型,消去其误差影响。首先,利用黑白棋盘格标定法及Matlab摄像机标定工具箱标定了深度相机的内参矩阵以及畸变系数,消除了光心偏移误差、畸变误差;其次,基于针孔成像模型建立了平面误差补偿模型,消除了成像平面像素点的深度高估误差;最后,在不同深度下采集一个标准平面的数据,与真实深度数据进行线性拟合,建立深度信息误差查找表。结果表明,补偿后深度信息误差下降率为95.38%,最大误差率减少9.66%,补偿时间在20 ms内。 展开更多
关键词 tof深度相机 深度误差 数据校正 误差补偿 线性拟合 深度信息
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ToF相机的有效深度数据提取与校正算法研究 被引量:1
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作者 乔欣 葛晨阳 +2 位作者 邓鹏超 周艳辉 姚慧敏 《智能科学与技术学报》 2020年第1期72-79,共8页
提出一种针对ToF相机的有效深度数据提取与校正算法,利用深度图和置信度图对深度信息进行校正。首先,基于核密度估计和连通域标记对测得的深度图进行自适应分割;然后使用一种改进的结构张量进行边缘检测,从而探测深度图中的无效像素和... 提出一种针对ToF相机的有效深度数据提取与校正算法,利用深度图和置信度图对深度信息进行校正。首先,基于核密度估计和连通域标记对测得的深度图进行自适应分割;然后使用一种改进的结构张量进行边缘检测,从而探测深度图中的无效像素和飞行像素;最后用双三次方插值或投票操作纠正或剔除这些像素,同时使用增强置信度剔除错误像素。实验结果证明了该算法的有效性,对比传统方法,本文所提算法可以剔除更多的无效像素,且保留更多的有效深度数据,对于噪声的鲁棒性也更好。 展开更多
关键词 tof相机 有效深度数据 飞行像素 自适应分割 边缘检测 增强置信度
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基于Ai-IRT与5G-Sa的配网带电作业安全行为模式检测 被引量:1
10
作者 胡凯波 於立峰 +1 位作者 孟鹏军 崔娜 《武汉理工大学学报(信息与管理工程版)》 CAS 2023年第6期880-885,共6页
配网带电作业过程中存在安全隐患,为保障作业人员的安全性,研究基于Ai红外热成像与5G-Sa网络模式的配网带电作业安全行为模式检测方法。通过基于Ai红外热成像原理的TOF深度相机,采集配网带电作业区域与作业人员深度图像,划分配网带电作... 配网带电作业过程中存在安全隐患,为保障作业人员的安全性,研究基于Ai红外热成像与5G-Sa网络模式的配网带电作业安全行为模式检测方法。通过基于Ai红外热成像原理的TOF深度相机,采集配网带电作业区域与作业人员深度图像,划分配网带电作业区域,设定预警判别条件,对出现在预警区间内的作业人员点云数据是否超出预警控制线实施判别,判别结果经由5G-Sa网络传送到地面监控中心,由监控中心完成预警及记录,实现配网带电作业安全行为模式检测。实验结果表明,该方法可实现配网带电作业安全行为模式的检测,有效传输检测结果,并对不安全行为模式及时发出预警。 展开更多
关键词 红外热成像 5G-Sa网络模式 配网带电作业 安全行为模式 tof深度相机 带电作业区域
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融合颜色信息与深度信息的运动目标检测方法 被引量:7
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作者 胡良梅 段琳琳 +1 位作者 张旭东 杨静 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期2047-2052,共6页
基于颜色信息的运动目标检测易受光照、阴影等影响,基于深度信息的运动目标检测存在目标边缘噪声大,无法检测距离背景较近的目标等问题。针对上述问题,该文利用CCD相机获取的颜色信息及TOF相机获取的深度信息分别为每个像素建立颜色与... 基于颜色信息的运动目标检测易受光照、阴影等影响,基于深度信息的运动目标检测存在目标边缘噪声大,无法检测距离背景较近的目标等问题。针对上述问题,该文利用CCD相机获取的颜色信息及TOF相机获取的深度信息分别为每个像素建立颜色与深度信息的分类器,根据像素点的深度特征及前一帧的检测结果,自适应地为每个分类器的输出分配不同的权值,实现运动目标的检测。该文采集多组视频序列进行实验,实验结果表明该方法能有效解决单独利用颜色或深度信息进行运动目标检测时出现的问题。 展开更多
关键词 运动目标检测 融合 tof相机 深度信息 颜色信息
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基于飞行时间法的3D相机研究综述 被引量:12
12
作者 魏加立 曲慧东 +2 位作者 王永宪 朱俊青 关英俊 《红外技术》 CSCD 北大核心 2021年第1期60-67,共8页
基于飞行时间法(Time-of-Flight,TOF)的3D相机是一种体积小、误差小、抗干扰能力强、可直接输出深度信息的新型立体成像设备。目前,该类相机已成为测量成像领域的研究热点。本文首先介绍了TOF相机的发展历程及测量原理;随后对TOF相机测... 基于飞行时间法(Time-of-Flight,TOF)的3D相机是一种体积小、误差小、抗干扰能力强、可直接输出深度信息的新型立体成像设备。目前,该类相机已成为测量成像领域的研究热点。本文首先介绍了TOF相机的发展历程及测量原理;随后对TOF相机测量误差来源及类型进行分析;接着将TOF技术与其他主流的三维成像技术进行对比分析;最后对TOF相机的应用与发展趋势进行了阐述。 展开更多
关键词 飞行时间法 3D-tof相机 深度信息 测量误差
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飞行时间深度相机和彩色相机的联合标定 被引量:2
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作者 周杰 安平 +2 位作者 郑帅 严徐乐 左一帆 《信号处理》 CSCD 北大核心 2017年第1期69-77,共9页
飞行时间(TOF)深度相机等深度传感器可以实时、准确地获取深度信息,在计算机视觉领域受到广泛关注。本文以获取同一视野下场景的纹理信息和深度信息为目的,在传统的棋盘格标定方法基础上,针对TOF深度相机的低分辨率和较大的径向畸变的特... 飞行时间(TOF)深度相机等深度传感器可以实时、准确地获取深度信息,在计算机视觉领域受到广泛关注。本文以获取同一视野下场景的纹理信息和深度信息为目的,在传统的棋盘格标定方法基础上,针对TOF深度相机的低分辨率和较大的径向畸变的特点,采用角点稀疏的棋盘格作为标定板以提高角点检测的精度,提出一种TOF深度相机和彩色相机的联合标定方法。首先对彩色相机和深度相机单独标定,使用传统的棋盘格标定方法获得彩色相机的内部参数,对使用深度相机所拍的强度图进行畸变校正后再求得深度相机的内部参数。然后,固定两相机内参,多次实验获得两相机之间的相对位置关系,并使用最小二乘法进行优化。实验结果表明,该方法标定精度高,彩色相机的重投影误差最多可减小0.15个像素,深度相机的重投影误差最多可减少0.09个像素,根据标定结果将深度相机所得的深度图投影到彩色相机的视野下所得的投影深度图能和彩色图像精确对齐。 展开更多
关键词 飞行时间 标定 深度相机 低分辨率
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基于低分辨率彩色指导图像的深度图像超分辨率重建 被引量:6
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作者 武玉龙 赵洋 +1 位作者 曹明伟 刘晓平 《图学学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期235-243,共9页
传统的以彩色图像为指导的深度图像超分辨率(SR)重建方法,参考图像必须为高分辨率彩色图像,彩色图像的分辨率决定了深度图像的放大上限。同时,实际应用中可能只存在低分辨率彩色图像,此时上述方法也不再适用。为此,探讨使用任意分辨率... 传统的以彩色图像为指导的深度图像超分辨率(SR)重建方法,参考图像必须为高分辨率彩色图像,彩色图像的分辨率决定了深度图像的放大上限。同时,实际应用中可能只存在低分辨率彩色图像,此时上述方法也不再适用。为此,探讨使用任意分辨率彩色图像为指导的深度图像SR重建方法。首先,使用大量不同类别的图像SR算法对输入彩色图像进行上采样,得到高分辨率彩色图像并以此作为指导图像,然后采用基于二阶总广义变分方法,将由低分辨率彩色图像重建得到的图像作为正则约束项,添加图像边缘信息,构建目标函数,将深度图像SR重建问题转化为最优化问题,再通过原-对偶方法求解,最终得到高分辨率深度图像。探讨了之前被相关方法所忽略的情形,该方法可以适用于任意分辨率的彩色指导图像。并且通过相关实验发现了令人惊异的现象,即通过使用低分辨率彩色图像放大后作为指导,可以得到与使用高分辨率彩色指导图像相近甚至更好的结果,对相关问题的研究和应用具有一定参考意义。 展开更多
关键词 超分辨率重建 深度图像 二阶总广义变分 tof相机
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一种基于改进MRF的深度图超分辨率重建 被引量:2
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作者 陈金奇 李榕 《微处理机》 2017年第4期60-63,71,共5页
随着计算机视觉技术的发展,快速直接获取深度信息越来越受到大家的重视,然而直接获取的深度图像因受到其成像原理以及硬件设备所限,存在分辨率低、边缘噪声大等缺点,而无法达到实际应用要求。为此提出一种基于改进马尔科夫随机场的深度... 随着计算机视觉技术的发展,快速直接获取深度信息越来越受到大家的重视,然而直接获取的深度图像因受到其成像原理以及硬件设备所限,存在分辨率低、边缘噪声大等缺点,而无法达到实际应用要求。为此提出一种基于改进马尔科夫随机场的深度图超分辨率重建方法,具体就是引进同场景高分辨率彩色图,充分挖掘彩色图和深度图的内在关系,构建局部自相关性特征结构,从而重新构建马尔科夫随机场的深度数据约束项和深度平滑项,从而将重建问题转化为求最优解问题。实验表明该方法较其他方法在面对图像边缘过度平滑以及边缘像素稀疏等问题时有更好的抑制作用,在峰值信噪比和均方根误差两项评价指标上均取得较好结果,能得到高质量致密深度图,有很好的视觉效果。 展开更多
关键词 深度图 超分辨率 tof相机 彩色图像引导 局部自相关性 马尔科夫随机场
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