机器视觉在精密测量中的应用

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1、&""&年(月重庆大学学报（自然科学版）123*&$42*(第&$卷第(期52678932:;<28=>?8=@8?AB7C?D（E49D6793FG?B8GBHI?D?28）568*&""&文章编号：!"""#$%&’（&""&）"(#"""!#")机器视觉在精密测量中的应用!廖强!，周忆!，米林&，徐宗俊!（!*重庆大学机械学院，重庆)"""))；&*机械传动国家重点实验室，重庆)"""))）摘要：机器视觉技术正广泛地应用于各个方面，从工业检测到文件处理，从医学图象到遥感图象，从毫微米技术到多媒体数据库，不胜枚举。可以说，需要人类视觉的场合

2、几乎都需要机器视觉。文章围绕自行研制的二维显微摄象精密检测系统，描述了机器视觉的基本原理、基本组成以及制造业中精密测量的现状和发展趋势；展示了机器视觉技术在机械制造微尺寸精密测量中的成功应用，以及其在精确定量感知等方面特有的优越性。关键词：精密测量；机器视觉；微小尺寸中图分类号：+,-.!*)文献标识码：/器视觉就是使机器具备“看”的功能，使机器能认识和!机器视觉看懂所要看的东西，能确定它所见范围内目标的位置。!*!基本原理然而，视觉本身也是人类最复杂的感知过程之一，视觉人类在征服自然、改造自然和推动社会进步的过数据中通常含有大量的无关或者甚至

3、使人误解的偏程中，为了克服自身能力、能量的局限性，发明和创造差，而其数据本身并不显示出相应的相关性和不相关了许多机器来辅助或代替人类完成任务。这类机器，性。所以，机器视觉所要完成的是一系列复杂的信息我们通常称为智能机器，它能模拟人类的功能，能感知处理任务。外部世界并有效地解决人所希望解决的问题。人类感目前，由于对于人的视觉生理机制还缺少足够的知外部世界主要是通过视觉、触觉、听觉和嗅觉等感觉了解，在一定程度上限制了机器视觉的发展。然而，正器官，而视觉，是人类最重要的感觉功能。视，就是看；是如此激发了人们对其进行深入研究的激情，从上世觉，就是感觉、

4、感知。通过看来感知外部世界丰富多采纪%"年代至今，全球性的机器视觉研究热潮，经久不的信息。“百闻不如一见”，这句话生动地说明了视觉衰。机器视觉获得了蓬勃发展，新概念、新理论、新方对获得客观世界信息的重要性。据统计，人所感知的法不断涌现，在各个方面得到了广泛的应用，从工业检外界信息有%"0以上是由视觉得到的［!］，通过视觉，测到文件处理，从医学图象到遥感图象，从毫微米技术我们可以感受到物体的位置，亮度以及物体之间的相到多媒体数据库，不胜枚举。可以说，需要人类视觉的互关系等。因此，对于智能机器来说，赋予机器人类的场合几乎都需要机器视觉。而许多人类视

5、觉无法感知视觉功能对发展智能机器是极其重要的，由此形成了的场合，如精确定量感知、危险场景感知、不可见物体一门新的学科———机器视觉。感知等，机器视觉更具优势。可以说，机器视觉的发展机器视觉是研究用计算机来模拟生物视觉功能的不仅将大大推动智能系统的发展，也将拓宽计算机与科学和技术，机器视觉的主要目标是用图象来创建和各种智能机器的研究范围和应用领域［&#-］。恢复现实世界模型，然后认知现实世界。简单的说，机图!是机器视觉系统的基本结构，在一定的光照!收稿日期：&""&#"-#&(基金项目：航天工业总公司“八·五”工艺预先研究计划课题（)&J&K.!

6、""&-）作者简介：廖强（!.(-#），男，重庆垫江人，重庆大学副教授，在读博士研究生。主要从事机械制造、机械电子工程方面的研万方数据究。#重庆大学学报（自然科学版）#%%#年（包括可见光，红外线甚至超声波等各种成象手段）条从计算理论这个层次来看，马尔教授提出视觉信件下，成象设备（摄象机，图像采集板等）把三维场景的息处理必须用三级内部表像加以描述。这三级表像图像采集到计算机内部，形成强度的二维阵列———原是：要素图（图象的表像），#".维图（可见表面的表像）始图象；然后，运用图像处理技术对采集到的原始图像和三维模型表像（用于识别的三维物体表像）

7、。进行预处理以得到质量改善了的图像；其次，运用机器因此，机器视觉可以看作从三维环境的图象中抽视觉技术从图像中提取感兴趣的特征，构成对图像的取、描述和解释信息的过程，它可以划分为以下/个主描述；进一步，运用模式识别技术对抽取到的特征进行要部分：感觉、预处理、分割、描述、识别、解释。再根据分类整理；最后，运用人工智能得到更高层次的抽象描实现上述各过程所涉及的方法和技术的复杂性将它们述。完成视觉系统的任务。归类，可分为-个处理层次：低层视觉处理；中层视觉处理和高层视觉处理。这种划分对于将机器视觉系统的固有处理过程加以分类提供了一种有用的结构。’+,,

8、理论是计算机视觉研究领域的划时代的成就，虽然它还不十分完善，但它给了我们许多研究计算机视觉的珍贵的哲学思想和研究方法，同时也给计算机视觉研究领域创造了