poc_tof_camera は床、二面コーナー、箱を積んだ荷台、光沢面、透明板、細い柱、暗明市松を 70°×55° のピンホールカメラから 320×240 画素で撮ります。各画素を 3×3 本の光線で積分し、Lambert 反射、逆二乗、レンズ減光、ショット雑音、読み出し雑音、暗電位、多経路を加えます。実データは Lawin・Forssén・Ovrén (ECCV 2016) の生フレーム、壁・メッシュの反復実測、無雑音の4相 MPI レンダリングを数値だけで照合します。README に再配布許諾が明記されていないため、実フレーム自体は公開図へ転載しません。
The runnable example compares phase-based continuous-wave ranging and photon-arrival histograms on one analytic inspection scene. It scores ambiguity, noise, harmonic wiggling, multipath, mixed edge pixels, time-bin resolution, pile-up, reflectivity and box-volume errors against closed forms.
01_scene_viewer は同じ320×240画素をIR振幅、1.5–6.0 mの色距離、斜めから見た点群で示します。合成と実測の振幅分布のW1距離は0.145で、実測シーン間0.396の1.5倍（0.594）を門とします。02_effects_added は理想像に減光、3×3サブ光線による混合と雑音、多経路を順に加えます。03_noise_vs_amplitude は距離雑音の対数傾きが実測 -0.878、合成 -1.027であることを示し、04_corner_bow は壁接合部の実測偏り -551 mmに対して合成 +75 mm（プロファイルの向きを揃えると同符号）を重ねます。実フレームは再配布せず、曲線と集計値だけを掲載します。
05_glass_two_returns は1.35 m離れた透明板の二返り、06_pole_flying_pixels は細い柱の輪郭で前景と背景が混ざる画素、07_dtof_histograms_depth は直接方式の光子到着ヒストグラムと復号距離です。08_volume_and_limits は既存の bilateral_filter_depth → depth_to_points 連鎖で三つの箱を測り、誤差が8 %未満であることと、遮蔽面の奥・鏡面・散乱が対象外であることを表にします。09_dtof_light_front は48枚、576×432画素、8 fpsで1.4–6.2 mを進む光前線です。13件の門を通し、新しいop、学習、較正はいずれも追加しません。
向く: 変調周波数や時間ビンの選定、コーナー・透明体・細線の誤差の説明、体積測定方式の比較。
向かない: 曲面メッシュ、波長依存、偏光、散乱、回折、回路の全状態を含む製品評価。
間接方式は itof_capture → itof_phase_amplitude → itof_unwrap_multifreq、直接方式は dtof_cube_simulate → dtof_cube_depth。多経路は tof_multipath_phase と itof_multipath_separate、混合画素は itof_flying_pixel_mask で診断します。
能力台帳の既定連鎖は itof_capture → itof_phase_amplitude → itof_unwrap_multifreq → bilateral_filter_depth → depth_to_points です。
距離を寸法へつなぐときは bilateral_filter_depth → depth_to_points。PoC はこの連鎖を facade から型変換なしで呼び、三つの箱の体積まで測ります。
- query: "iToF の距離画像を滑らかにして点群から箱の体積を測りたい"
input: depth
chain: [bilateral_filter_depth, depth_to_points]
output: points
limit: "段差をまたがない range_sigma と、実カメラの内部パラメータが必要"
- query: "dToF の光子到着ヒストグラムから距離画像を作りたい"
input: counts
chain: [dtof_cube_depth, bilateral_filter_depth]
output: depth
limit: "pile-up 補正前は強い近距離の返りへ偏る。二つの返りは一枚の距離へ潰れる"
単一画素の直接方式だけなら tcspc_simulate と dtof_depth、二経路の位相偏りだけなら tof_multipath_phase を使います。
間接方式は変調周波数と位相段を周波数基準へ、電子数と背景光を暗明の平面へ合わせます。直接方式は時間ビンと固定遅延を既知距離の平面へ、応答幅とデッドタイムを時間ヒストグラムへ合わせます。
import numpy as np
import itof
truth = np.full((20, 50), 1.2)
raw = itof.itof_capture(truth, frequencies_hz=(20e6, 80e6, 100e6), noise=False)
phase = itof.itof_phase_amplitude(raw)
depth = itof.itof_unwrap_multifreq(phase, max_range_m=5.0)["depth"]
print(float(np.max(np.abs(depth - truth))))
走らせるには py -3.11 examples/poc_tof_camera.py を使います。