利用不同類型的傳感器和測量技術，可以記錄被測物體或場景的三維信息。適用于利用微波、超聲波或光波估計目標距離的非接觸測量技術［1，2］獲取物體的幾何結構是：（i）被動的，通過使用多視圖圖像數(shù)據(jù)；（ii）主動的，利用光學距離測量技術。結合三角測量原理的多視角圖像采集方法，在國內(nèi)外已有幾十年的研究歷史〔4〕，與其它測距裝置（如激光雷達、聲學或雷達傳感器）相比，該方法的一個優(yōu)點是分辨率高、分辨率高同時采集測量區(qū)域，無能量釋放或活動部件。然而，主要的缺點是在自動匹配過程中的對應問題、處理時間和對充足照明條件和紋理表面的需求。利用光波的主動光學測量技術可進一步分為三大類，即干涉測量、三角測量和飛行時間（TOF）［5–7］，三角測量技術通常通過已知的光學基礎和指向三角形的相關邊角來確定三角形內(nèi)的未知點未知點。這一原理被基于結構照明的主動傳感器以及被動數(shù)碼相機所采用。連續(xù)波和脈沖TOF技術測量調制光信號的飛行時間或相移。這些技術通常應用于非相干光信號。TOF的典型例子是全站儀或經(jīng)典激光雷達儀器（地面或空中）的光學測距儀［8，9］。它們的測量范圍可以根據(jù)儀器的不同而有很大的不同，在幾分米到幾公里之間變化，精度分別在一毫米到幾十厘米之間。然而，激光雷達儀器的主要缺點是成本和尺寸高。干涉法也通過飛行時間技術來測量深度。然而，在這種情況下，使用光波本身的相位。這就要求將物體反射的波前與參考波前進行相干混合和相關。光學干涉原理的許多變體已經(jīng)發(fā)展起來，如多波長干涉法、全息干涉法、散斑干涉法和白光干涉法。干涉測量方法的高精度主要取決于光源的相干長度：干涉測量不適用于大于幾厘米的范圍，因為該方法是基于對非常短的光波長的評估。在過去的幾年里，新一代的主動傳感器已經(jīng)被開發(fā)出來，它可以在沒有任何掃描機制的情況下，從一個角度以視頻幀速獲取三維點云。工作原理是測量裝置向被觀察對象發(fā)出的信號的TOF，其優(yōu)點是同時測量相機傳感器的每個像素的距離信息。文獻中使用了許多術語來表示此類設備，通常稱為飛行時間（TOF）攝像機、距離成像（RIM）攝像機、三維距離成像儀、距離攝像機或這些術語的組合。在接下來的章節(jié)中，將普遍使用TOF相機這一術語，這與該技術的工作原理更為相關。由于半導體技術的小型化和可獨立實現(xiàn)的CCD/CMOS工藝的發(fā)展，這種技術是可能的。因此，能夠以高幀速率和高達幾厘米的精度獲取每個像素的距離測量。基于相移測量的TOF相機的工作范圍通常限制在10/30米，而基于直接TOF測量的TOF相機可以測量1500米的距離。此外，TOF相機通常具有分辨率低（不超過幾千個幾十像素）、尺寸小、成本低等特點與激光雷達儀器相比，這是一個數(shù)量級的降低，與經(jīng)典激光掃描儀相比，功耗更低。與多視圖圖像采集相比，深度精度是實用的