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| 內容簡介： |
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《飞行时间测距成像相机》总结了飞行时间测距成像理论、技术和应用领域的最新研究成果，探讨了飞行时间测距成像探测器件、结构、性能、技术等问题，还探讨了飞行时间测距成像在建筑测量分析、室内定位导航、立体测距成像、辅助生活环境等方面的应用技术和方法，是一本不可多得的实用教材。《飞行时间测距成像相机》对于提高我国单光子三维成像的技术水平具有重要的借鉴意义。
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| 關於作者： |
作者：（意大利）法比奥·雷蒙蒂诺（Fabio Remondino） （意大利）大卫·斯托帕（Fabio Remondino） 译者：孙志斌 邵秋峰 王波 曹松
孙志斌，男，汉族，山西人。2007年于中国科学院物理研究所获凝聚态物理学博士，2007年9月任中国科学院空间科学与应用研究中心助理研究员，2009年12月任副研究员，2011年获载人航天突出贡献者荣誉称号和荣誉奖章，2013成为中国科学院青年创新促进会会员、中国科学院复杂航天系统电子信息技术重点实验室副研究员，2014年获北京市科学技术一等奖，2015年任中国科学院国家空间科学中心青促会小组负责人、中国科学院大学岗位教授。研究领域包括空间单光子信息学、空间科学实验仪器。
孙志斌，男，汉族，山西人。2007年于中国科学院物理研究所获凝聚态物理学博士，2007年9月任中国科学院空间科学与应用研究中心助理研究员，2009年12月任副研究员，2011年获载人航天突出贡献者荣誉称号和荣誉奖章，2013成为中国科学院青年创新促进会会员、中国科学院复杂航天系统电子信息技术重点实验室副研究员，2014年获北京市科学技术一等奖，2015年任中国科学院国家空间科学中心青促会小组负责人、中国科学院大学岗位教授。研究领域包括空间单光子信息学、空间科学实验仪器。
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| 目錄：
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第1章飞行时间（TOF）测距成像传感器的技木发展水平
1引言
2TOF相机的工作原理
2.1TOF探测系统
2.2TOF测量技术
3时间分辨成像传感技术
4结论
参考文献
第己章基于SPAD的传感器
1引言
2SPAD的物理机制
3CMOSSPAD设计
4基于TCSPC的TOF相机系统
5单光子同步探测
6相位域△∑TOF成像
7前景与展望
参考文献
第3章基于电子学的30传感器
1脉冲I—TOF3D成像方法
1.1工作原理
1.2信号和噪声分析
2案例研究1：采用完全差分3D像素的50×30像素阵列
2.1传感器设计
2.2电路分析
2.3测量和未来展望
3案例研究2：160×120双级像素阵列
3.1传感器设计
3.2电路分析
3.3测试方案和测量结果
4相关I—TOF的3D成像方法
4.1传感器结构
4.2信号和噪声分析
5案例分析3：2×32双线TOF传感器
5.1传感器电路
5.2测试方案和测量结果
6案例分析4：16×16像素阵列TOF传感器设计
6.1传感器电路
6.2测试设置和测量结果
7讨论和比较
参考文献
第4章基于像素光电混合器件的传感器
1引言
2基本工作原理
3电荷域电光解调器
3.1基于栅极结构的基本解调器
3.2电流辅助解调器件
3.3钉扎光电二极管解调器件
3.4静态漂移电场解调器件
3.5其他概念
4像素结构
5结论
参考文献
第5章幅值调制连续波激光雷达中的混合像素和多路径干扰的认识和改进
1引言
1.1飞行时间测量技术
1.2混合像素和多路径干扰的形成
2混合像素和多路径干扰的模型
2.1距离测量理论
2.2混合像素建模
2.3由于多个回波信号所产生的扰动
3点扫描系统和探测方法
3.1法线角和边缘长度探测
3.2Adam的探测算法
3.3基于分类的检测方法
3.4空间非连续性误差的测量
4全视场系统和恢复
4.1使用场景纹理、结构光或正方形校准方法的散射恢复
4.2采用空间域卷积方式的恢复方法
4.3使用场景内部散射模型的恢复方法
4.4通过表面参数模型的混合像素恢复方法
4.5相关波形的反卷积／波形形状拟合方法
4.6多频测量方法
5结论
6混合像素和多路径干扰的认识和理解
6.1激光雷达调制技术
参考文献
第6章30相机：误差、校准和定位
1引言
2几何模型
3定位
3.1基于标记物的定位
3.2基于传感器的定位
3.3数据驱动定位
4误差来源
4.1镜头畸变
4.2与场景无关的距离测量误差物理模型
4.3与焦平面位置相关的距离误差以及与振幅测量值相关的距离误差
4.4内部散射
4.5固定模式噪声
4.6与积分时间相关的测量误差
4.7相机预热误差
4.8模糊间隔
4.9目标空间中的多路径效应
5系统校准
5.1校准的目的
5.2校准方法
5.3自校准方法
5.4模型理论和解决方案
6总结
参考文献
第7章用于建筑测绘的飞行时间测距相机
1引言
2TOF相机在建筑测绘中的分析应用
2.1预校准和数据采集方法
2.2入射角对距离测量的影响
2.3目标物体反射率对距离测量的影响
2.4文化遗产建筑测绘中的测试、数据处理、比较和结果
2.5飞行时间测距相机在建筑装饰雕塑中的测绘和精度性能评估
2.6两个窗户的数据采集和处理
2.7用于断裂线提取的数字摄影测量多帧图像匹配方法
2.8结果和讨论
3结论
参考文献
第8章飞行时间相机在环境辅助生活中的应用
1引言
2主动视觉在环境辅助生活情境中的优势
3基于飞行时间相机的跌倒检测框架
3.1硬件平台
3.2相机安装设置
3.3外部参数的自校准
3.4背景建模，人体图像分割及跟踪
3.5跌倒检测策略
3.6模拟设置
3.7实验结果
4基于飞行时间相机的姿势识别框架
4.1实验设置
4.2拓扑方法
4.3体积测量法
4.4实验结果
5讨论和结论
参考文献
……
第9章飞行时间相机在室内定位与导航中的应用
第10章飞行时间测距相机与立体视觉系统：比较与数据融合
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| 內容試閱：
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通常情况下需要使用测距相机在几个不同的站点对场景的几何形状进行完整的采集，这可能是必要的，原因在于前面提到的传感器的视场是有限的，测距范围也是有限的，物体的长度会受到物体本身的遮挡或由于其他物体的遮挡。在数据进入后续步骤前需要对数据进行处理，例如网格划分和数学建模，必须将距离测量数据转换到相同的参考帧坐标系，通常称之为登记注册。在数学上，我们需要寻找用来定义平移和旋转的六个参数的刚体变换，这个变换可以将数据点从传感器坐标系转换到通用坐标系或全局坐标系。我们假设在尺度参数已知的条件下，相机能够采用第5小节所讲解处理方法进行校准。由于测距相机的通用坐标系很少是大地测量坐标系，所以我们无法具体讨论地理参考坐标系中的问题。
解决定位问题的方法很多。这些方法的不同之处在于它们的先决条件不同，例如，场景、先验知识、附加传感器测量、自动化水平和鲁棒性。这些方法可以划分为：①基于标记物方法，这种方法需要在场景中放置标记物（如平面靶标、球体等），作为控制点或连接点；②基于传感器方法，这种方法需要将附加的传感器（如惯性测量单元（IMU）、外部追踪器等）连接到扫描仪中，以便直接确定传感器的位置和方向；③数据驱动方法，这种方法是采用所采集到的数据几何和其他特性确定两次扫描之间的变换。
使用3D相机获得距离测量值的定位与其他距离测量数据的定位具有很多共同特性，比如，使用陆基激光扫描仪获得的数据。因此，能够将许多已知的解决方案应用到3D相机定位中。3D相机之所以能够与众不同的是因为它的帧速率较高，这样就能够提供更多的处理机会。
3.1 基于标记物的定位
基于标记物的定位有望获得最高的精确度，必须在场景中放置人工靶标。在摄影测绘和常规勘测中人工靶标也是众所周知的。人工靶标代表的是与参照坐标系或连接点相连的控制点。由于大部分飞行时间相机即能提供强度通道又有提供深度通道，所以二维平面靶标和三维形状靶标都可以用作标记物。用于二维靶标的主要形状是对比背景中的白色圆圈，有时也使用棋盘图形。用于三维靶标的主要形状是球体。使用人工靶标的优势在于能够对“协作”目标表面进行测量，即经过预先选取的反射特性表面。这样就可以消除由于不利材料特性产生的任何测量误差。由于飞行时间相机的像素数有限，无法为标记物提供足够多的像素数，也无法在图像中为标记物提供足够大的尺寸。
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