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PMD相机是一种新型的3D相机，可以实时获得场景中的距离、幅度和强度信息，在车辆安全、计算机视觉、人机交互、多媒体等方面有广泛的应用。虽然这种相机可以提供精确的距离信息，但是它只能获取灰度图像并且距离信息和灰度图像的分辨率很低，不能够满足人类视觉对于高分辨率彩色图像的需求。本文将PMD相机和2D彩色相机结合，对PMD相机距离信息和高分辨率彩色图像进行配准，得到高分辨率的彩色三维信息，为后续3D目标和场景的精确描述和表示提供了研究基础。论文的主要研究工作如下：(1)介绍了PMD相机的测量原理、数学模型和系统结构，总结了国内外关于2D/3D相机系统研究的相关工作以及应用，概括了PMD距离图像与高分辨率彩色图像配准的方法和应用，并分析了两者配准存在的难点。(2)针对PMD相机和高分辨率彩色相机获取图像方式的特点，结合2D/3D相机系统的特性设计了基于距离信息的二维仿射变换配准方法。该配准方法和常用的根据相机内部和外部参数进行配准的方法相比，具有配准精度高、不受距离变化影响等优点。(3)为了提高PMD距离图像与高分辨率彩色图像配准精度，实现了基于Voronoi图的最近邻域插值和基于分割的Voronoi图最近邻域插值，验证了这两种方法的有效性，并和其他插值方法做了比较，实验结果表明这两种插值方法能获得更理想的图像，插值效果更好。