三维成像技术包括扫描三维成像和无扫描三维成像技术,目前已应用到导航、监控、识别和虚拟现实等实际领域。扫描三维成像技术测距范围广且可获得距离信息或二维信息;但由于笨重、功耗高、价格贵等不足因素所以难以获得大规模的广泛实际应用。而无扫描三维成像技术能同时提供二维图像和准确的距离值,且立体视觉效果强,因此越来越受到广泛的研究。对于无扫描三维成像技术,常用直接飞行时间测量法和间接飞行时间测量法去实现。对于直接飞行时间测量技术主要是利用脉冲调制的特性,具有远距离探测和不易受外界光影响的优势。而间接飞行时间测量技术主要是由连续波通过调制-解调方式完成测距,相对测量的距离短,常常较多应用于室内环境。但间接飞行时间测距精度易受环境光和混叠效应的影响。为解决实际应用的这些屏障,本文主要围绕抑制环境光和混叠效应而展开,分别从工作原理,系统建模,误差分析和补偿方法等几个方面进行一系列研究,得出对实际应用具有指导意义的结论。论文的主要结构如下:首先简述了三维成像系统的发展状况以及研究背景和意义,然后介绍了飞行时间测距的主要技术和发展趋势,进而对直接飞行时间和间接飞行时间这两种无扫描技术对测距结果的影响进行了描述。通过间接时间测量可获取目标物与摄像机之间的距离,随后利用三次曝光法推导了余弦波-余弦波、余弦波-方波和方波-方波三种调制-解调波的理论测距的具体物理参量;随后通过MATLAB/SIMULINK建模仿真获得了这三种方法的测距精度结果,结果发现余弦波-余弦波法的测量误差最小,其次是余弦波-方波法,误差最大的是方波-方波法。对于实际应用过程如电路中实现余弦波-方波法的大功率调制相对于余弦波-余弦波法比较容易且光子噪声对余弦波-方波法的影响小于余弦波-余弦波法,所以接着我们利用余弦波与方波法作为调制-解调波形并结合四次曝光法推导了间接时间飞行测距的具体物理参量,并建立MATLAB/SIMULINK模型且进行仿真与计算。结果发现最佳的积分时间和采样时间分别是0.05ms和10ns。为了提高测距准确,我们认为余弦波和方波相互卷积中的不理想因素会引起混叠效应应该被抑制,所以我们输入一种标准的余弦波再次进行MATLAB/SIMULINK仿真和计算,发现混叠效应被抑制后测量误差只是原来的一半。最后,对攻读硕士期间所研究的主要工作进行了系列总结并对今后从事应用于三维成像飞行时间法的未来研究工作做了展望。