3、飞行时间（ToF）测距成像相机技术解析

飞行时间（ToF）测距成像相机技术解析

1. ToF深度相机组件

ToF相机的发展历程丰富，1977年，斯坦福研究所发明了用于场景分析的首批ToF测距相机。到了20世纪90年代，锁相电荷耦合器件（CCD）技术的发明实现了对接收光的快速采样。1999年，Schwarte团队基于此发明了首个基于CCD的ToF相机原型。此后的几十年间，ToF相机得到了迅速改进。

一个典型的ToF相机主要由三个部分构成：
- 调制源（发射器） ：通常基于固态激光器或发光二极管（LED），产生用于驱动照明源的红外光。它需具备高频切换能力，能为场景提供调制光。
- 镜头（光学元件） ：通过基于强度的探测器收集目标反射回来的光，并测量返回光。
- 深度传感器 ：由快门式光电探测器或CCD（像素）阵列组成，可进行距离测量。传感器阵列和成像光学元件用于提供完整的视野。快门通常由调制源以与光源相同的频率驱动。通过调制信号的相位差进行间接时间测量，或使用激光脉冲进行直接时间测量，以此来确定到场景的距离。此外，传感器接口用于与外部设备（如PC）通信，还有电源、偏置电流或电压信号、控制单元以及传感器数据流读取等其他组件。

其结构可用以下mermaid流程图表示：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(调制源):::process --> B(镜头):::process