相量成像(Phasor Imaging)總結1: 文章思路、動機與結果

相量成像(Phasor Imaging)總結主要對下面論文的思路、重難點進行總結:

M. Gupta, S. K. Nayar, M. B. Hullin, and J. Martin, “Phasor imaging: A generalization of correlation-based time-of-flight imaging,” ACM Transactions on Graphics (ToG), vol. 34, no. 5, p. 156, 2015.

包括:

總結1: 文章動機、思路與結果

總結2:調製頻率對全局光照多徑干擾的影響

總結3:調製頻率對傳輸魯棒性和測距深度之間的tradeoff
 

1. 文章動機

基於相干的ToF成像中Global illumination帶來的多徑干擾很難與直接光照分離。過去的研究通常有兩種應對措施:

a. 假設忽略這一干擾,導致成像效果降低; 或

b. 利用高頻來消除這一干擾,但這會導致深度檢測範圍降低(即成像深度降低)。

這篇文章就想希望解決這個問題,具體包括對提出全局光照魯棒的C-ToF成像技術; 以及試圖分離全局光照和直接光照。

 

2. 文章思路

基於相干的ToF成像中Global illumination帶來的多徑干擾很難與直接光照分離。論文將:

傳輸場看作一個相量
傳輸事件看作相量的變化

從而將光傳輸的分析簡化到相量分析。

接着,文章分析了相量表示法相對於傳統表示方法的優勢,並且給出了不同光傳輸事件(如Propagation, Reflection, Superpostion)時的相量表示(如下圖所示),構建了相量成像的理論基礎。

(圖片來源:M. Gupta, S. K. Nayar, M. B. Hullin, and J. Martin, “Phasor imaging: A generalization of correlation-based time-of-flight imaging,” ACM Transactions on Graphics (ToG))
 

最後,論文得到了當頻率高於一個依賴於場景的閾值後,全局照明帶來的多徑干擾會消失的結論;並基於該結論,利用高頻信號進行ToF成像,並克服了高頻信號帶來的距離測量模糊問題(Result 1);

Result 2則是Result 1的副產物,它是一種分離回覆結果中全局光照(多徑干擾)的貢獻和直接光照貢獻的技術。

當然,文章最後給出了仿真和實驗結果,並分析了局限性和未來的方向。

 

3. 文章結果

本文主要有如下兩個結果:

1. Micro ToF imaging. 一種基於C-ToF的形狀恢復技術 , 對全局光照帶來的誤差非常robust.

  • 比起傳統未考慮全局光照帶來的多徑干擾的成像算法,該技術因爲考慮了全局光照而精度更高;
  • 比起過去通過提高調製頻率克服全局光照干擾的成像算法,該技術因爲使用了雙頻相位解包裹(unwrapped)而突破了高頻帶來的最大深度距離(測距模糊)限制。
  • 而且,只需要測量4組數據即可,計算也簡單。

2. 一種分離直接和多徑干擾光照的技術

分離準確,算法簡單,並且只是技術1的副產物,相當於一組數據,兩個結果。

結果如下:

(圖片來源:M. Gupta, S. K. Nayar, M. B. Hullin, and J. Martin, “Phasor imaging: A generalization of correlation-based time-of-flight imaging,” ACM Transactions on Graphics (ToG))

(圖片來源:M. Gupta, S. K. Nayar, M. B. Hullin, and J. Martin, “Phasor imaging: A generalization of correlation-based time-of-flight imaging,” ACM Transactions on Graphics (ToG))

 

Reference

本文是對

M. Gupta, S. K. Nayar, M. B. Hullin, and J. Martin, “Phasor imaging: A generalization of correlation-based time-of-flight imaging,” ACM Transactions on Graphics (ToG), vol. 34, no. 5, p. 156, 2015.

對總結

故大量參考了上文內容。
 

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