版本：V1.2

1 專業(yè)術(shù)語

       本文檔中出現(xiàn)的專業(yè)術(shù)語縮寫及其解釋如表1所示。

表1 專業(yè)術(shù)語縮寫及其解釋

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

       評(píng)價(jià)深度質(zhì)量，需要對(duì)深度數(shù)據(jù)從各個(gè)方面進(jìn)行定量計(jì)算，然后與標(biāo)準(zhǔn)或者真值進(jìn)行比較。定量評(píng)價(jià)深度質(zhì)量的一些常用指標(biāo)包括：

       深度精度（Depth accuracy）：通過計(jì)算深度數(shù)據(jù)的中值偏差來評(píng)估絕對(duì)誤差。

       空間精度（Spatial Precision）：通過計(jì)算深度數(shù)據(jù)的均方根誤差來評(píng)價(jià)空間噪聲。

       時(shí)域精度（Temporal Precision）：評(píng)價(jià)深度值隨著時(shí)間變化的一致性。

       填充率（Fill Rate）：評(píng)估圖像中有效深度像素的百分比。

定量指標(biāo)要求對(duì)深度質(zhì)量進(jìn)行深入的的量化評(píng)估。建立一個(gè)穩(wěn)定全面的測(cè)試環(huán)境對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估深度傳感器的性能、局限性以及在特定應(yīng)用或者場(chǎng)景中的適用性至關(guān)重要。為了保證深度質(zhì)量評(píng)估的一致性，建議使用平整度較高、反射率較高（反射率大于78%）的漫反射板，避免使用復(fù)雜的、不穩(wěn)定的測(cè)試場(chǎng)景，將高反射率面板放置在距離相機(jī)一定距離下，作為測(cè)試目標(biāo)。如果缺乏這樣的測(cè)試條件，一個(gè)平整度較好的墻面或者白板也可以作為測(cè)試目標(biāo)。每個(gè)指標(biāo)可以在相機(jī)視場(chǎng)中任何ROI中計(jì)算。

圖1 用于深度質(zhì)量評(píng)估的參考平面

1.深度精度

       深度精度是指測(cè)量的深度值和物體與相機(jī)之間的真實(shí)距離的一致程度。高精度意味著深度測(cè)量值接近于真值，距離估計(jì)誤差很小。如前所述，為了簡(jiǎn)化深度數(shù)據(jù)的真實(shí)值評(píng)估，建議在傳感器前一個(gè)已知距離的位置放置參考平面，并且可以使用激光測(cè)距儀或卷尺等常見測(cè)量工具準(zhǔn)確確定平面與傳感器之間的距離。

表2 深度精度（有符號(hào)）

Input：Depth_Image, GT；
Output：Depth_accuracy_Signed
1：去除深度圖中的零點(diǎn)；
2：深度圖轉(zhuǎn)點(diǎn)云；
3：計(jì)算點(diǎn)云的擬合平面；
4：去除離群值：所有低于百分之0.5和高于百分之99.5的Z值；
5：計(jì)算 CP_Length：光心和擬合平面之間沿著真值方向的實(shí)際長(zhǎng)度；
6：計(jì)算 PP_Dist：所有點(diǎn)到擬合平面的距離；
7：計(jì)算深度誤差 Depth_Error = CP_Length – GT + PP_Dist；
8：計(jì)算中值 Median_Value = 50% percentile value of Depth_Error；
9：計(jì)算深度精度 Depth_accuracy_Signed = 100 * Median_Value / GT；

2.空間精度

       深度精度評(píng)估的是與真實(shí)深度的系統(tǒng)性偏差，而空間精度則評(píng)估深度的一致性?？臻g精度反映了平面目標(biāo)上深度的噪聲水平。高空間精度的深度表現(xiàn)為，在同一場(chǎng)景中相同或相似表面的深度值顯示出低方差。為了評(píng)估空間精度，可以在已知位置對(duì)參考平面進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算所得深度值的均方根誤差，并將其與期望的精度閾值或標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。

       均方根誤差可以用距離或視差的單位表示，但考慮到深度與噪聲之間的耦合，這一誤差可以通過相機(jī)與平面目標(biāo)之間的距離進(jìn)行歸一化，并以百分比（%）單位表示。

表3 空間精度

Input：Depth_Image
Output: Spatial_precision
1：去除深度圖中的零點(diǎn)；
2：深度圖轉(zhuǎn)點(diǎn)云；
3：移除離群值：所有低于百分之0.5和高于百分之99.5的Z值；
4：計(jì)算CP_Dist：光心到擬合平面的距離；
5：計(jì)算PP_Dist：所有點(diǎn)到擬合平面的距離；
6：計(jì)算PP_Dist的均方根RMS；
7：計(jì)算空間精度 Spatial_precision = 100 * RMSE / CP_Dist；

3.時(shí)域精度

時(shí)域精度評(píng)估的是感興趣區(qū)域（ROI）內(nèi)深度值隨時(shí)間變化的波動(dòng)。深度圖像的質(zhì)量可以基于其時(shí)間上的一致性來評(píng)估，高質(zhì)量的深度圖像應(yīng)該表現(xiàn)出隨時(shí)間的穩(wěn)定性。這種方法定義為在特定幀數(shù)（例如30幀）內(nèi)深度值的標(biāo)準(zhǔn)差（STD）。時(shí)域精度的量化是在每個(gè)像素的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，計(jì)算的是在指定時(shí)間內(nèi)每個(gè)像素的標(biāo)準(zhǔn)差與參考距離的比值，單位為%。

表4 時(shí)域精度

Input：N張深度圖，GT；
Output：Temporal Precision；
1：for 每張深度圖 do
2：  Depth_Tensor = (Depth_Image, N)；
3：去除Depth_Tensor中的零點(diǎn)；
4：計(jì)算STD_Matrix：Depth_Tensor每個(gè)像素的STD；
5：計(jì)算Median_STD：STD_Matrix的50%百分位數(shù)值；
6：計(jì)算Temporal Precision =  100 * Median_STD / GT；

4.填充率

高質(zhì)量的深度圖像應(yīng)該均勻覆蓋整個(gè)視野，沒有缺失區(qū)域。填充率是用來衡量深度圖像中非零像素的比例，代表了深度覆蓋的范圍。高填充率表明大部分場(chǎng)景點(diǎn)被成功識(shí)別到。

表5 填充率

Input：Depth_Image；
Output：Fill_Rate；
1：計(jì)算總數(shù)Total_Num = size(Depth_Image)；
2：定義Valid_Image = Depth_Image；
3：去除Valid_Image中的零點(diǎn)；
4：計(jì)算Valid_Num = size(Valid_Image)；
5：計(jì)算Fill_Rate = 100 * Valid_Num / Total_Num；