本章介紹了飛行時(shí)間深度測(cè)量的原理和難點(diǎn)。由飛行時(shí)間攝像機(jī)產(chǎn)生的深度圖像存在特征問(wèn)題，其被分為以下兩類。首先，存在與傳感器直接相關(guān)的系統(tǒng)誤差，如噪聲和模糊性。其次，存在非系統(tǒng)誤差，如散射和運(yùn)動(dòng)模糊，這與場(chǎng)景內(nèi)容更強(qiáng)烈相關(guān)。結(jié)果表明，這些誤差通常與普通彩色圖像中觀察到的誤差大不相同。運(yùn)動(dòng)模糊的情況，這是特別有問(wèn)題的，詳細(xì)檢查。提出了一種用于研究深度相機(jī)性能的實(shí)用方法。將飛行時(shí)間器件與結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)進(jìn)行比較，研究了鏡面材料和半透明材料所帶來(lái)的問(wèn)題。

　　飛行時(shí)間（TOF）攝像機(jī)產(chǎn)生深度圖像，每個(gè)像素將距離編碼到場(chǎng)景中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。這些攝像機(jī)可以直接用于估計(jì)3D結(jié)構(gòu)，而不需要傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法的幫助。這種新的傳感方式有許多實(shí)際應(yīng)用，包括機(jī)器人導(dǎo)航（119， 98， 82）、三維重建（57）和人機(jī)交互（32， 107）。TOF相機(jī)通過(guò)測(cè)量反射紅外（IR）光的相位延遲來(lái)工作。這不是估計(jì)深度的唯一方法，例如，紅外結(jié)構(gòu)光圖案可以投射到場(chǎng)景中，以便于視覺(jué)三角測(cè)量（106）。這種類型的設(shè)備，如Kinect 39，與TOF相機(jī)88， 105， 90共享許多應(yīng)用，28， 97。TOF相機(jī)的獨(dú)特的傳感結(jié)構(gòu)意味著原始深度圖像包含系統(tǒng)和非系統(tǒng)的偏倚，必須解決魯棒深度成像（37）。具體而言，存在深度精度低和空間分辨率低的問(wèn)題，以及存在誤差的問(wèn)題。輻射、幾何和照明變化。例如，測(cè)量精度受到發(fā)射紅外信號(hào)的功率的限制，紅外信號(hào)通常比日光低，使得后者污染反射信號(hào)。反射的IR的振幅也根據(jù)物體表面的材料和顏色而變化。

　　TOF深度圖像的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是由攝像機(jī)或物體運(yùn)動(dòng)引起的運(yùn)動(dòng)模糊。與傳統(tǒng)彩色攝像機(jī)相比，TOF數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)模糊表現(xiàn)出獨(dú)特的特性。深度精度和幀速率都受到深度相機(jī)所需的積分時(shí)間的限制。較長(zhǎng)的積分時(shí)間通常允許更高精度的深度測(cè)量。對(duì)于靜態(tài)對(duì)象，因此，我們可能想要降低幀速率，以便從較長(zhǎng)的積分時(shí)間獲得更高的測(cè)量精度。另一方面，以固定幀速率捕獲運(yùn)動(dòng)對(duì)象對(duì)積分時(shí)間施加限制。

　　在本章中，我們討論了深度圖像噪聲和誤差源，并對(duì)TOF和結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)進(jìn)行了比較分析。首先，回顧TOF深度測(cè)量原理。