深度图像（depth image)也被称为距离影像（range image），是指将从图像采集器到场景中各点的距离（深度）作为像素值的图像，它直接反映了景物可见表面的几何形状。深度图像经过坐标转换可以计算为点云数据，有规则及必要信息的点云数据也可以反算为深度图像数据。
深度数据流所提供的图像帧中，每一个像素点代表的是在深度感应器的视野中，该特定的（x, y）坐标处物体到离摄像头平面最近的物体到该平面的距离（以毫米为单位）。
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Kinect中深度值最大为4096mm，0值通常表示深度值不能确定，一般应该将0值过滤掉。微软建议在开发中使用1220mm~3810mm范围内的值。在进行其他深度图像处理之前，应该使用阈值方法过滤深度数据至1220mm-3810mm这一范围内。
因为记录距离信息的方式的差异性，所以在英文文献中对深度图像的表达呈现出很强的多样性。使用较多的表达式：range image。其中depth map、dense-depth map、depth image、range picture、3D image、surface height map都是等价的，除此之外的常用表达：dense-range image、depth aspect image、 2.5D image、 3Ddata、xyz maps、surface profiles等。
目前，深度图像的获取方法有激光雷达深度成像法、计算机立体视觉成像、坐标测量机法、莫尔条纹法、结构光法等等。针对深度图像的研究重点主要集中在以下几个方面：深度图像的分割技术、深度图像的边缘检测技术、基于不同视点的多幅深度图像的配准技术、基于深度数据的三维重建技术、基于深度图像的三维目标识别技术、深度数据的多分辨率建模和几何压缩技术等等。在PCL中深度图像与点云最主要的区别在于，其近邻的检索方式不同，并且可以相互转换。
深度图像是物体的三维表示形式，一般通过立体照相机或者TOF照相机获取。如果具备照相机的内标定参数，可将深度图像转换为点云。
TOF是Time of flight的简写，直译为飞行时间的意思。所谓飞行时间法3D成像，是通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行（往返）时间来得到目标物距离。这种技术跟3D激光传感器原理基本类似，只不过3D激光传感器是逐点扫描，而TOF相机则是同时得到整幅图像的深度信息。TOF相机与普通机器视觉成像过程也有类似之处，都是由光源、光学部件、传感器、控制电路以及处理电路等几部单元组成。与同属于非侵入式三维探测、适用领域非常类似的双目测量系统相比，TOF相机具有根本不同3D成像机理。双目立体测量通过左右立体像对匹配后，再经过三角测量法来进行立体探测，而TOF相机是通过入、反射光探测来获取的目标距离获取。
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