Time-of-Flight深度相机多径干扰问题的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61901435
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0117.多媒体信息处理
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

With the development of modern technology, multimedia technology has entered the three-dimensional era from the two-dimensional era. Usually we need to add depth information to the traditional 2D image to get complete 3D information, and the depth information can be obtained by the depth camera. Time-of-Flight (ToF) technology is the current mainstream depth perception technology. It has the characteristics of high precision and high speed, and has been applied in large-scale industrialization. However, limited by the principle of ToF, ToF technology is still interfered by multipath interference. This interference can lead to erroneous depth information, which in turn causes distortion of the three-dimensional reconstruction based on depth information. This project intends to establish a simulation model for multipath interference of ToF depth camera, and design a ToF depth camera multipath interference suppression algorithm based on deep learning. The simulation system is built on the basis of the model and algorithm, and the performance of the algorithm is tested in the real scene. This project hopes to make breakthroughs in the key technologies to suppress multipath interference of ToF cameras, thereby improving the accuracy of ToF depth cameras and promoting the application of ToF cameras in accurate 3D reconstruction.
随着时代的发展,多媒体信息技术已经从二维时代走入了三维时代。通常我们需要在传统的二维图像的基础上增加深度信息来获得完整的三维信息,而深度信息可以通过深度相机来获取。时间飞行(Time-of-Flight, ToF)技术是目前主流的深度感知技术。它有着高精度和高速度的特点,并且已经得到了大规模产业化应用。但是,受限于ToF的原理,ToF技术仍然受到多径传播的干扰。这种干扰会导致错误的深度信息,进而使得以深度信息为基础的三维重建失真。本项目拟建立ToF深度相机的多径干扰仿真平台,设计一种基于深度学习的ToF深度相机多径干扰抑制算法。在模型和算法的基础上构建仿真系统,并在真实场景下试验算法性能。本项目希望在抑制ToF相机多径干扰的关键技术方面取得突破,从而提高ToF深度相机的精度,促进ToF相机在精准三维重建方面的应用。

结项摘要

随着时代的发展,多媒体信息技术已经从二维时代走入了三维时代。通常我们需要在传统的二维图像的基础上增加深度信息来获得完整的三维信息,而深度信息可以通过深度相机来获取。时间飞行(Time-of-Flight, ToF)技术是目前主流的深度感知技术。它有着高精度和高速度的特点,并且已经得到了大规模产业化应用。但是,受限于ToF的原理,ToF技术仍然受到多径传播的干扰。这种干扰会导致错误的深度信息,进而使得以深度信息为基础的三维重建失真。本项目建立ToF深度相机的多径干扰仿真平台,设计三种基于深度学习的ToF深度相机多径干扰抑制算法:基于空间层次解构的ToF深度图像多径干扰抑制算法,基于展开式建模的ToF深度图像多径干扰抑制算法,基于神经场景表达的ToF深度图像多径干扰抑制算法。这些算法有助于ToF深度图像质量的提升,比如在TFT3D 和 FLAT 数据集上,我们设计的基于空间层次解构的算法在测试集上的评估实验里分别将MAE降低到了1.19厘米和0.46 厘米。在知名数据集Cornell-Box上,我们设计的基于展开式建模的方法已经将MAE值降低到2厘米以下,超越了同期的各种方法。这些方法都以文章或专利的形式发表或公开。本项研究拥有比较好的应用前景,比如手机深度摄影的质量提升,自动驾驶等等。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(3)
Zero-Shot Depth Estimation from Light Field Using a Convolutional Neural Network
使用卷积神经网络从光场进行零样本深度估计
  • DOI:
    10.1109/tci.2020.2967148
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Computational Imaging
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Jiayong Peng;Zhiwei Xiong;Yicheng Wang;Yueyi Zhang;Dong Liu
  • 通讯作者:
    Dong Liu
EVA$^{2}$: Event-Assisted Video Frame Interpolation via Cross-Modal Alignment and Aggregation
EVA$^{2}$:通过跨模态对齐和聚合进行事件辅助视频帧插值
  • DOI:
    10.1109/tci.2022.3228747
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Computational Imaging
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Zeyu Xiao;Wenming Weng;Yueyi Zhang;Zhiwei Xiong
  • 通讯作者:
    Zhiwei Xiong
High-speed structured light based 3D scanning using an event camera
使用事件相机进行基于高速结构光的 3D 扫描
  • DOI:
    10.1364/oe.437944
  • 发表时间:
    2021-10-25
  • 期刊:
    OPTICS EXPRESS
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Huang, Xueyan;Zhang, Yueyi;Xiong, Zhiwei
  • 通讯作者:
    Xiong, Zhiwei

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其他文献

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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