Depth Quality メトリクス#

このトピックでは、深度品質の評価に使用されるメトリクスについて説明します。

用語#

以下の表には、このトピックで使用される用語と頭字語が記載されています。

Quality Metrics#

深度品質の評価には、深度データのさまざまな側面を定量化し、それらを所望のパフォーマンス基準や Ground Truth の測定値と比較することが含まれます。定量的な深度品質評価における一般的なメトリクスには、次のようなものがあります。

• Depth accuracy は、深度データからのメディアン偏差を計算することにより、絶対誤差を評価します。
• Spatial precision は、深度データの二乗平均平方根誤差を計算することにより、空間ノイズを評価します。
• Temporal precision は、時間経過に伴う深度値の均一性を評価します。
• Fill Rate は、画像全体の有効な深度ピクセルの割合を評価します。

定量的なメトリクスには、深度データの品質に対する徹底した理解と入念な評価が求められます。深度センサーの性能と制限を正確に評価し、特定のアプリケーションやシナリオへの適合性を判断するためには、制御された包括的なテスト環境を確立することが重要です。

深度品質評価の一貫性を維持するためには、複雑で制御されていない現実世界のシナリオを避け、一様な拡散反射特性を持つ高反射率の平面を利用することをお勧めします。これは、撮像デバイスから既知の距離に配置された平面リファレンスターゲットを指し、評価のための不可欠なベンチマークとして機能します。そのような条件を利用できない場合は、平らな壁面やホワイトボードも適切なテストターゲットとして使用できます。各メトリクスは、カメラの FOV 内の任意の希望する ROI に対して計算できます。

深度精度#

Depth accuracyとは、測定された深度値が、オブジェクトと撮像デバイス間の実際の距離にどの程度一致しているかを示します。精度が高いということは、深度測定値がGTと密接に一致し、距離推定における誤差が最小限に抑えられていることを意味します。前述のように、評価のための深度データのGTを簡素化するために、センサーから既知の距離に配置されたリファレンスプレーンを推奨します。また、平面とセンサー間の距離は、レーザー距離計やメジャーなどの一般的な測定ツールを使用して正確に決定できます。

空間精度#

精度が真のデプスからの体系的な偏差に関するものであるのに対し、空間精度はデプス測定の再現性に関連しています。空間精度は、平面ターゲット全体におけるデプスデータのノイズレベルを示します。空間精度の高いデプスデータは、同一シーン内の同一または類似の表面に対するデプス値の分散が小さくなります。空間精度を評価するには、既知または制御された位置にある基準平面の測定を行い、取得したデプス値のRMS誤差を計算し、それらを目標とする精度しきょくい値または仕様と比較します。

RMS誤差は距離または視差の単位で表すことができますが、デプスとノイズの結合を考慮すると、カメラと平面ターゲット間の距離で正規化し、パーセント（%）単位で表すこともできます。

時間的精度#

時間的精度は、ROI内における時間経過に伴うデプス値の変動を測定します。デプス画像の品質は、その時間的安定性に基づいて評価できます。高品質のデプス画像は、時間経過に対してデプスが滑らかで安定している必要があります。この手法は、特定数（例えば30）のフレームにわたるデプス値の標準偏差（STD）として定義されます。時間的ノイズの定量化はピクセル単位で実行され、その後、指定された時間にわたる各ピクセルのSTDが計算されます。

Fill Rate#

高品質なデプス画像は、領域を欠落させることなく、視野全体を均一にカバーする必要があります。Fill rateはデプス画像内の非ゼロピクセルの割合を測定し、デプスデータの網羅性を表します。Fill rateが高いということは、シーン内のほとんどのポイントが正常に取得されていることを示します。