TOF测距成像相机的教材免费下载

　　利用不同类型的传感器和测量技术，可以记录被测物体或场景的三维信息。适用于利用微波、超声波或光波估计目标距离的非接触测量技术［1，2］获取物体的几何结构是：（i）被动的，通过使用多视图图像数据；（ii）主动的，利用光学距离测量技术。结合三角测量原理的多视角图像采集方法，在国内外已有几十年的研究历史〔4〕，与其它测距装置（如激光雷达、声学或雷达传感器）相比，该方法的一个优点是分辨率高、分辨率高同时采集测量区域，无能量释放或活动部件。然而，主要的缺点是在自动匹配过程中的对应问题、处理时间和对充足照明条件和纹理表面的需求。利用光波的主动光学测量技术可进一步分为三大类，即干涉测量、三角测量和飞行时间（TOF）［5–7］，三角测量技术通常通过已知的光学基础和指向三角形的相关边角来确定三角形内的未知点未知点。这一原理被基于结构照明的主动传感器以及被动数码相机所采用。连续波和脉冲TOF技术测量调制光信号的飞行时间或相移。这些技术通常应用于非相干光信号。TOF的典型例子是全站仪或经典激光雷达仪器（地面或空中）的光学测距仪［8，9］。它们的测量范围可以根据仪器的不同而有很大的不同，在几分米到几公里之间变化，精度分别在一毫米到几十厘米之间。然而，激光雷达仪器的主要缺点是成本和尺寸高。干涉法也通过飞行时间技术来测量深度。然而，在这种情况下，使用光波本身的相位。这就要求将物体反射的波前与参考波前进行相干混合和相关。光学干涉原理的许多变体已经发展起来，如多波长干涉法、全息干涉法、散斑干涉法和白光干涉法。干涉测量方法的高精度主要取决于光源的相干长度：干涉测量不适用于大于几厘米的范围，因为该方法是基于对非常短的光波长的评估。在过去的几年里，新一代的主动传感器已经被开发出来，它可以在没有任何扫描机制的情况下，从一个角度以视频帧速获取三维点云。工作原理是测量装置向被观察对象发出的信号的TOF，其优点是同时测量相机传感器的每个像素的距离信息。文献中使用了许多术语来表示此类设备，通常称为飞行时间（TOF）摄像机、距离成像（RIM）摄像机、三维距离成像仪、距离摄像机或这些术语的组合。在接下来的章节中，将普遍使用TOF相机这一术语，这与该技术的工作原理更为相关。由于半导体技术的小型化和可独立实现的CCD/CMOS工艺的发展，这种技术是可能的。因此，能够以高帧速率和高达几厘米的精度获取每个像素的距离测量。基于相移测量的TOF相机的工作范围通常限制在10/30米，而基于直接TOF测量的TOF相机可以测量1500米的距离。此外，TOF相机通常具有分辨率低（不超过几千个几十像素）、尺寸小、成本低等特点与激光雷达仪器相比，这是一个数量级的降低，与经典激光扫描仪相比，功耗更低。与多视图图像采集相比，深度精度是实用的