單次條紋投影輪廓測量(FPP)是一種利用投射條紋圖案並分析其畸變來獲取物體三維形狀的技術。近年來,深度學習網路被廣泛應用於直接回歸深度,但研究人員發現,這些網路可能利用一種稱為“形狀先驗捷徑”的漏洞:它們不是從條紋相位中學習深度,而是從物體邊界等特徵中推斷形狀。這種捷徑導致網路效能上限,無法透過增加資料或模型容量來突破。
在一項新研究中,來自arXiv的作者提出了PhiCalNet,該網路透過輸出包裹相位表示(sinφ, cosφ),並使用一個固定的可微校準層將其對映到深度,從而從架構上消除了形狀先驗捷徑。實驗基於一個包含15,600張條紋影像的光照合成基準,涉及50個物體,距離在1.5至2.1米之間。最佳UNet基線在物體平均絕對誤差(MAE)上停滯於14.54毫米,而PhiCalNet將MAE降低3.3倍至4.46毫米,誤差主要侷限於±π包裹不連續處的0.103%畫素內。進一步的三幀擴充套件版本實現了1.16毫米的誤差。
為驗證架構選擇的有效性,作者比較了具有同樣物理約束的物理資訊神經網路(PINN)基線,發現其並未帶來效能提升,從而確認了架構修改的關鍵作用。此外,研究首次在FPP中實現了畫素級共形不確定性量化,能夠識別誤差來源。透過拒絕快照不一致性最高的5%畫素,均方根誤差可降低64%,而基線僅降低3.5%。
這項工作為單次FPP中的深度迴歸提供了新思路,強調了架構設計在消除捷徑學習中的重要性。該研究是兩部分研究中的第二部分,第一部分(診斷部分)見arXiv:2606.17093。論文包含23頁和8張圖,作者為Adam Haroon等人。