基于图像处理的视觉测量技术

基于图像处理的视觉测量技术

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视觉测量技术以机器视觉为基础，融光电子学、计算机技术、激光技术、图像处理技术等现代科学技术为一体，组成光、机、电、算综合的测量系统，具有非接触、全视场测量、高精度和自动化程度高的特点。基于视觉测量技术的仪器设备能够实现智能化、数字化、小型化、网络化和多功能化，具备在线检测、动态检测、实时分析、实时控制的能力，具有高效、高精度、无损伤的检测特点，可以满足现代精密测量技术的发展需要，目前已广泛应用于工业、军事、医学等领域，并得到了极大的关注。

被测目标

光源

图像获取装置：包括光学成像设备(如CCD摄像机)和图像采集卡等。

图像存储设备：可以是图像采集卡缓存、磁盘或闪存等。

数据处理器：可以是PC机、DSP或图像处理机。

伺服装置：功能在于使被测目标处于一个稳定的最佳拍摄状态，载物台是一种最简单的伺服装置。

软件系统：负责完成图像特征的提取、数据的分析与综合等功能，软件系统是整个检测系统的关键，其处理精度和速度直接影响着整个检测系统的精度和实时性能。

视觉测量系统的组成1.图像获取

图像的获取实际上是将被测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的一系列数据，它主要由三部分组成:照明、图像聚焦形成、图像确定和形成摄像机输出信号。2.图像处理

视觉系统中，视觉信息的处理技术主要依赖于图像处理方法，它包括图像滤波、图像增强、边缘提取、细化、特征提取、图像识别与理解等内容。3.系统标定

摄像机标定是一个确定三维物体空间坐标系与摄像机图像二维坐标系之间变换关系以及摄像机内部参数和外部参数的过程，高精度的测量系统需要高精度的标定参数。由于成像中的镜头不可避免地产生畸变，小孔投影模型的假设也存在成像误差，寻找简单而且足够精度的摄像机标定方法，是视觉测量精度的关键因素。4.亚像素边缘定位技术

随着工业检测等应用对精度要求的不断提高，像素级精度已经不能满足实际测量的要求，因此需要更高精度的边缘提取算法，即亚像素算法。利用软件来提高测量的精度具有方法简单、有效的优点，因此，图像测量的软件算法越来越受到人们的重视。视觉测量的关键技术

视觉检测系统的关键技术主要包括:图像采集、高精度系统标定、图像的特征提取，亚像素边缘定位技术等。视觉测量技术的关键技术

国外视觉测量技术发展迅速，涵盖的应用领域广泛。20世纪末以美国、德国、日本为主开始研制各种基于视觉检测的测量模型，用于不同领域的检测。21世纪初，用于零件尺寸测量的视觉检测设备逐渐得到推广和应用，主要应用于汽车零件、轴承的检测。视觉测量技术的国内外现状

国内视觉测量技术起步较晚，始于21世纪初，从最初的代理国外先进设备到现在能自主研发，经历了一个较快的发展阶段。近几年，国内从事视觉测量技术开发的公司不断增加，如北京大恒图像、北京凌云光视、深圳赛克数码、上海法视特、苏州南光电子科技有限公司及一些高校科研院所等。下图是关于视觉测量的系统和软件：视觉测量技术的国内外现状视觉测量技术的国内外现状在农业生产中的应用

视觉检测技术被广泛应用于瓜果等品质的无损检测中。国外，1984年首先报道了分别利用线扫描和模拟摄像机检测苹果损伤的试验，结论为利用数字图像技术检测苹果损伤至少可以达到人工分级的精度。视觉测量技术的主要应用在农业生产中的应用

国内应用视觉技术进行水果蛋类品质无损检测的研究也取得了一定成果。应用计算机视觉技术进行芒果重量与其投影图像的相互关系，研究了用于综合评价苹果果型的计算机视觉系统和适用于黄花梨品质检测的彩色机器视觉系统等。此外，视觉检测技术还广泛应用于对蔬菜、谷物、烟叶等的缺陷、类别及等级检测中。下图所示为鸡蛋裂纹视觉检测系统和黄瓜采摘机器人：视觉测量技术的主要应用在工业中的应用在国外，视觉检测在汽车工业中的应用已十分广泛。美国三大汽车公司相继与美国Michigan大学和Perceptron公司合作，成功研制了用于对汽车零部件、分总成和总成产