我们生活在一个三维世界,在许多测距应用中都要求对一个场景中不同物体的相对位置以及它们的运动状态有充分的描述。人类通过两只眼睛已经能满足这种对空间感知的需求,这种立体视觉能力是人类大脑能够定性计算出所观察场景深度信息的基础,因此,为了实现类似于人眼一样能获取完整三维信息的三维成像技术越来越受到重视。三维视觉系统的日益增长的需求越来越高,非扫描光学成像技术正在成为常规三维测量在各种应用中一个重要选择,包括行人安全,生物医学设备,机器人和工业控制等方面,非扫描光学三维测量方法中主要包含四种:三角法、干涉法、飞行时间法以及结构光。本文研究的飞行时间法(Time of Flight,TOF)以其便携性好,稳定性高,成本低等特点,近年来得到了广泛的关注。将从以下几个方面来研究:一、调研国内外关于TOF的研究现状,主要从基于TOF的深度相机着手,分析各个公司或者研究机构研究出来的TOF图像传感器和系统的性能,从而了解TOF技术的发展趋势。二、理解飞行时间法的原理,以光电混合器件(Photonic mixed device,PMD)的工作原理为重点,分析相位解调原理,并拓展到非扫描式TOF系统的误差分析。三、为了更加深入地理解TOF工作原理,以一款TOF深度图像传感器为核心,搭载外围电路,组建深度图像采集系统。利用复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)资源来对传感器进行准确的时序控制,最终目的是把图像传感器采集到的深度数据在上位机上显示。四、了解三维重建算法,把采集到的深度数据进行空间转换,从而达到显示三维图像的效果。