图像测量系统及关键技术研究new

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1、《装备制造技术》2011年第1期图像测量系统及关键技术研究12池福俊，陈敏（1.青岛同日电机有限公司，山东青岛266000；2.江西理工大学南昌校区机电工程系，江西南昌330013）摘要：介绍了图像测量技术在检测领域中的前景与应用，概述了图像测量系统的结构原理及技术特点，分析了影响图像测量精度的关键技术。关键词：图像测量；结构；原理；关键技术中图分类号：TN911.73文献标识码：A文章编号：1672-545X（2011）01-0043-03图像测量，是建立在计算机视觉理论基础上的新测量技图像采集卡计算机结果输出术，是以光学为基础，融光电子学、计算机技术、

2、激光技术、图像处理技术等现代科学技术为一体，光、机电与计算机相结合光源的测量系统。图像测量把图像当作检测和传递信息的手段或平载体加以利用，通过处理被测图像而获得所需的各种参数，是台将图像处理技术应用于测量领域的一种新的测量方法。随着控计算机技术、数字图像处理技术和光电技术的发展，图像测量制CCD相机技术得到越来越广泛的应用。被测物体测量平台1图像测量技术的应用图1CCD检测系统示意图图像测量方法，具有非接触、精度高、动态范围大、信息丰射，然后由数字成像设备对被测物进行图像采集，并传入计算富、测量速度快、自动化程度高等优点，受到国内外测量领域机中，再由计算机

3、中已经编制好的图像处理软件，对采集到的的重视，在国内外发展很快，目前已广泛应用于几何量测量、被测对象的图像进行处理，得到图像的特征信息，再由图像输航空遥感测量、微尺寸测量和外观检测等有关的技术领域中。出设备输出处理后的图像。如在生物医学领域，可用于显微图像处理、DNA显示分析、红白血球分析、虫卵及组织切片的分析、癌细胞识别、染色3影响图像测量精度的关键技术体分析、内脏大小形状及异常检测等方面的检测与分析。在工业领域，可用于零部件、产品无损检测、流水线零件对图像中目标进行定位，是基于图像的精密测量中最基自动识别、金相分析、小尺寸零件几何量的测量、微电子器件本

4、和最重要的任务之一，其定位精度，直接影响到最终的图像等精密复杂零件的微小几何尺寸的测量、零件三维形状的检测量精度。摄像机采集图像时所产生的误差，是图像测量系统测、大型工件尺寸的在线检测（如在轧钢生产线上在线测量钢中的主要误差，它直接制约影响着系统的测量精度。板的长、宽或线材的直径等）。图像测量的核心，是图像处理技术。数字图像经过处理此外，图像处理技术在遥感航天和军事公安领域，也有广后，提高了输出图像的品质，便于计算机对图像进行分析、处泛深入的应用，诸如目标跟踪、模式识别等方面。理、测量和识别等，有效地提高了测量精度。因此，图像处理技术成为图像测量系统的基础

5、和关键。影响图像测量精度的因2图像测量系统的组成及原理素，主要包括硬件和软件因素。3.1硬件因素图像测量技术的原理，是通过对被测对象图像边缘信号CCD摄像机是系统的主要部分，CCD摄像机的精度直接的提取，来获得被测对象的相关几何参数。测量系统由光学照影响测量精度。CCD摄像机所产生的误差，主要由光学成像镜明系统、CCD（ChargeCoupledDevice）摄像机、图像采集卡、计头、CCD器件本身的品质以及图像采集装置等部分产生的误算机及相应软件组成（如图1所示）。差构成，主要有光学误差、机械误差和电学误差等构成。其工作原理为：光照系统中的背景光源对被测

6、物进行照（1）光学误差。光学误差主要存在于成像光路和器件所带收稿日期：2010-10-15作者简介：池福俊（1975—），男，江西赣州人，工程师，主要从事检测技术与装备的开发、研究与应用；陈敏（1972-），男，江西赣州人，副教授，主要从事计算机仿真和检测技术的研究与教学。43EquipmentManufactringTechnologyNo.1，2011来的失真或畸变。由于摄像机的设计、制造和工艺等原因，如素，就是软件因素。图像采集模块采集到的图像，由于光照不入射光线在通过各个透镜时的折射误差和CCD点阵位置误均、CCD摄像机自身的电子干扰等，从而导致图

7、像品质的下差等，光学系统存在着非线性的几何失真，使得目标像点与理降，可能掩盖图像的细节，影响测量精度。论像点之间存在多种类型的几何畸变。镜头的这种畸变差，在选用高分辨率的CCD摄像机、高采样频率的图像采集卡影像上一般表现为中心小而周边较大，图像的非线性畸变，主等品质高的硬件，都可以提高系统的测量精度，但这样不仅会要是这3种畸变的叠加，因此可以建立图像坐标系中的非线受到各种环境因素的限制，更会大幅度的增加检测成本，提高性畸变模型，来分析并减小误差。的测量精度也是有限。通过软件算法来提高系统测量精度的（2）机械误差。机械误差主要是指CCD器件在机械加工方法，是

8、相对最有效的途径。安装时造成的CCD面阵的几何误差，即像元排列不规