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。
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工业照相机获取。如果具备照相机的内标定参数，可将深度图像转换为点云。