kinect深度相机的精度答案

【问题标题】：Precision of the kinect depth camerakinect深度相机的精度
【发布时间】：2011-12-03 12:43:51
【问题描述】：

kinect 中的深度相机有多精确？

范围？
分辨率？
噪音？

特别想知道：

微软有没有关于它的官方规范？
是否有关于该主题的科学论文？
来自 TechBlogs 的调查？
易于复制的个人实验？

我现在正在收集大约一天的数据，但大多数作者没有命名他们的来源，而且价值似乎有很大不同......

【问题讨论】：

OP 应该明确他们想要什么数据。下面不同的 FOV 角度是由于 a) Kinect 中的不同传感器和数据（RGB v. 深度）和 b) 预对齐或后对齐等。
小心用你的 kinect 检查一切。还有更多版本具有非常不同的深度参数，例如我的使用 16 位原始数据值而不是 11/12/13 位！没有提到（原始数据格式不同）（我的模型是 1414 用于 XBOX360 + PC 减少......真的很旧）它的最小深度范围 ~0.95m !!!。在较新的型号上，您可以接近约 0.4m。较新型号的驱动程序似乎可以在较旧型号上正常工作。另外，如果您想使用加速度计，您应该知道访问速度不快~10ms，而且它们的精度也很差~1%
在对我的 kinect 进行一些更精确的测量后，我确定它的深度分辨率约为 0.121 mm，并且原始数据在 2.0 m 范围内是线性的，之后我没有检查。
原始数据的每个值有 0.121 毫米，但传感器每步使用大约 32 倍，因此实际深度分辨率约为 3.872 毫米

标签： kinect depth

【解决方案1】：

我的经验是，它并不那么准确。这很好，但是当你将它与卷尺进行比较时，它并不完全匹配。我制作了一个 Excel，每 10 毫米测量一次，但它就是不支持，尤其是距离超过 2500 毫米但也更近的东西。

还要记住，实际深度像素比宣传的要低很多。里面的电子设备充满了喘息，这就是为什么你会看到小面积的伪影，而不是像像素数据这样的东西。本质上，这意味着 320x240 有 1/8 像素被“真实”测量覆盖，其他像素被计算出来。所以你可以使用 640x480；但它只会占用 CPU/UBS 资源，不会让您的应用更好看。

这只是我的两分钱经验，我正在编程机器人。

【讨论】：

【解决方案2】：

范围：~ 50 cm 至 5 m。可以局部靠近（~ 40 厘米），但不能让全视图小于 50 厘米。
水平分辨率：640 x 480 和 45 度垂直 FOV 和 58 度水平 FOV。简单的几何显示在 50 cm 处每像素 x x y 大约为 0.75 mm，在 2 m 处每像素 x x y 大约为 3 mm。
深度分辨率：在 50 厘米处约为 1.5 毫米。 5 m 处约 5 cm。
噪声：在所有深度大约为 +-1 DN，但 DN 到深度是非线性的。这意味着近 +-1 毫米，远 +- 5 厘米。

传感器开发人员提供了官方规格，而不是 Microsoft。还没有我知道的科学论文。大量的调查和实验（见谷歌）。 OpenKinect 目前对这些事情的讨论比这个网站要多得多。

【讨论】：

mankoff：你有这些规格的参考还是基于你自己的实验？
我自己的实验，除了来自传感器规格的 FOV 之外的所有东西

【解决方案3】：

我认为值得一提的是 Khoshelham 和 Elbernik 的论文，他们确实在 2012 年 2 月提出了 kinects 深度传感器的理论随机误差模型。它被称为“用于室内测绘应用的 Kinect 深度数据的准确性和分辨率”。论文可以在here找到。

【讨论】：

【解决方案4】：

这里真正的问题是关于分辨率和精度。我想在这里插话，因为我发现分辨率和精度不如所说的那么好。深度分辨率的最大输出确实是640x480，但这不是有效分辨率，也不是准确的精度。

kinect 的工作方式是基于结构光投影。一种光的图案被发射并投射到表面上，相机会看到它，然后对从原点、从物体反弹到相机的每条光线进行三角测量。

问题在于，这种模式仅包含 34.749 个可以进行三角剖分的亮点 (http://azttm.wordpress.com/2011/04/03/kinect-pattern-uncovered/)。如果我们将其与 640x480=307.200 数据点的分辨率相关联，我们会注意到很大的差异。问问自己，10 倍于源数据点数量的数据量是否可以被视为有效并且有效地采样。我对此表示怀疑。如果你要问我 kinect 的有效分辨率是多少，我猜它大约是 240x180 的诚实且相当不错的数据。

【讨论】：

请注意，新的 Kinect 不使用结构光 (PrimeSense)，而是使用 Time of Flight 机制 (Canesta)

【解决方案5】：

Kinect for Windows SDK 提供了一些我一直在使用并且似乎一致的常量。对于 range 和 resolution，这些值为：

在默认模式下：

最小范围：80 厘米
最大范围：400 厘米

在近距离模式下：

最小范围：40 厘米
最大范围：300 厘米

对于彩色相机，您可能具有以下任一分辨率：

80x60
320x240
640x480
1280x960

对于深度相机，您可能具有以下任一分辨率：

80x60
320x240
640x480

面对来自Avada Kedavra 的信息（顺便说一下，来自大多数来源），API 给出的视野值如下：

对于彩色相机：

水平视野：62,0°
垂直视野：48.6°

对于深度相机：

水平视野：58.5°
垂直视野：45.6°

来源：http://msdn.microsoft.com/en-us/library/hh855368

【讨论】：

【解决方案6】：

根据Kinect tech spec finally revealed，深度场的规格是（这些匹配也在 Mannimarco 发布的官方编程指南中得到确认）：

* Horizontal field of view: 57 degrees
* Vertical field of view: 43 degrees
* Physical tilt range: ± 27 degrees
* Depth sensor range: 1.2m - 3.5m
* Resolution depth stream: 320x240 pixels
* Resolution color stream: 640x480 pixels

但根据我自己的经验，深度传感器的范围更像0.8m-4.0m，至少我在这个范围内得到了很好的读数。此范围与 mankoff 在下面的 cmets 中发布的 Primesense 数据表相匹配。

同样重要的是要记住，靠近传感器的深度分辨率要比远离传感器的高得多。 在 3-4 米处，分辨率不如在 1.5m 处好。例如，如果您想要计算曲面的法线，这将变得很重要。靠近传感器的结果会比远离传感器的效果更好。

自己测试范围并不难。当您超出范围时，官方 SDK（当前为测试版）将为您提供零 (0) 深度。所以，你可以用一个简单的尺子来测试它，并测试你得到/不得到任何大于零的读数的距离。我不知道 OpenKinect SDK 如何处理超出范围的读数。

关于噪音的评论：我想说深度流中有相当多的噪音，这使得它更难处理。例如，如果您计算表面法线，您可以期望它们有点“跳跃”，这当然会对假照明等产生负面影响。此外，由于 IR 发射器之间的距离，您在深度流中存在视差问题和接收器。这也很难处理，因为它会在深度数据中留下很大的“阴影”。 This youtube video 演示问题并讨论使用着色器解决问题的方法。这是一个值得一看的视频。

【讨论】：

有官方规格。在此处查看数据表：openkinect.org/wiki/Hardware_info
@mankoff：感谢分享。它是一个有趣的链接。然而，引用的硬件数据表是非常低级的，我在您链接到的页面上找不到任何回答 OP（和我自己）关于深度传感器范围、深度分辨率的问题等等。而且，使用 openkinect.org 作为官方规范的来源？他们可能是 kinect 神，但他们不是官方的。 :)
抱歉链接错误。试试这个 PDF db.tt/N1SxqFvp 我不是官方链接到 OpenKinect，只是链接到他们页面上的链接。

【解决方案7】：

如果您正在寻找 Microsoft 发布的内容，请查看Kinect Programming Guide 的第 11 页。它说的几乎和这里的每个人已经提到的一样。

范围：1.2 到 3.5 米
视角：垂直 43° x 水平 57°
机械化倾斜范围：±28°
帧速率：每秒 30 帧
分辨率，深度流：320 x 240（它实际上可以比这更高）
分辨率，颜色流：640 x 480（同样，它可以更高）

我没有看到任何提及噪点的内容，但我可以说它非常小，除了表面边缘会变得更加明显。

【讨论】：