機(jī)器自動(dòng)成像技術(shù)已成為一種成熟且精確可靠的測(cè)量工具，可用于汽車、生物科技及通信等多個(gè)領(lǐng)域响牛，目前隨著軟件和成像傳感器方面的一些新技術(shù)發(fā)展如計(jì)算機(jī)處理速度更快妓湘、軟件與硬件更容易集成以及可以在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行成像測(cè)量等查蓉，使得測(cè)量成本進(jìn)一步降低。本文介紹利用成像技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)需注意的一些問題榜贴。

　　從圖像中我們能得到很多可以量化的測(cè)量信息豌研，如距離、角度沈猜、重心位置宋泊、面積、弧度等猴豁，在測(cè)量時(shí)需要考慮的問題包括基本成像參數(shù)湃改、成像質(zhì)量、校準(zhǔn)情況和測(cè)量工具悲碰，將硬件和軟件結(jié)合起來可幫助完成成像測(cè)量丧足。

　　基本成像參數(shù)包括視野范圍、工作距離泻磅、分辨率蜗胖、景深和探頭大小，通過這些參數(shù)可以確定被觀察的物體或區(qū)域煞松。

　　成像質(zhì)量

　　影響尺寸測(cè)量的一個(gè)重要因素是成像質(zhì)量袄雷，這是因?yàn)閳D中獲取的信息直接決定了測(cè)量效果。利用信號(hào)整形之類的技術(shù)可以得到高質(zhì)量數(shù)據(jù)芳争，此外高精度成像硬件也有助于保證較高的成像質(zhì)量跑事。

　　分辨率和對(duì)比度是成像質(zhì)量的重要組成部分，分辨率指成像系統(tǒng)所能重現(xiàn)的被測(cè)物體細(xì)節(jié)的數(shù)量懈词，對(duì)比度則是成像系統(tǒng)所產(chǎn)生的被測(cè)物體與其背景之間的灰度差別蛇耀。攝像頭辩诞、鏡頭和燈光是決定分辨率和對(duì)比度的重要因素。成像系統(tǒng)所需最小像素分辨率可由下式計(jì)算：

　　最小分辨率=(物件最長(zhǎng)端長(zhǎng)度/最小特征尺寸)×2

　　以條形碼為例纺涤，假如最長(zhǎng)端長(zhǎng)度為60mm译暂，最小特征尺寸是0.2mm，那么根據(jù)上式可算出其最小分辨率應(yīng)該是(60/0.2)×2=600

　　鏡頭焦距是分辨率另一種表現(xiàn)形式撩炊，視野(FOV)指物體最長(zhǎng)端長(zhǎng)度外永，工作距離(WD)是物體到鏡頭的距離，探頭大小是攝像探頭的尺寸拧咳，以mm表示象迎。上述幾項(xiàng)有如下關(guān)系：焦距=S×(WD/FOV)。

　　失真是另一個(gè)影響成像質(zhì)量的因素呛踊，它指由于鏡頭光學(xué)誤差引起幾何偏差砾淌，從而在成像平面上造成物體錯(cuò)位，在計(jì)算時(shí)可以把測(cè)量失真考慮進(jìn)去谭网。

　　校準(zhǔn)情況

　　校準(zhǔn)就是指將像素測(cè)量值與現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)測(cè)量值聯(lián)系起來的過程汪厨，當(dāng)需要以實(shí)際長(zhǎng)度單位進(jìn)行精確測(cè)量時(shí)，這個(gè)過程非常重要卡宛。能提供校準(zhǔn)的成像硬件與軟件有助于完成測(cè)量蛙檐。

　　校準(zhǔn)可解決并消除由于鏡頭失真、透視或方位偏移造成的誤差胚闲，它還能把圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)坐標(biāo)或者相反贪犁。進(jìn)行成像設(shè)置校準(zhǔn)時(shí)，要用一個(gè)已知點(diǎn)距的點(diǎn)陣缭柄，從這個(gè)點(diǎn)陣中可得到校準(zhǔn)或映射信息檀氏。

　　測(cè)量工具

　　測(cè)量工具是尺寸測(cè)量的一個(gè)重要部分，可以使用斑紋分析软架、邊緣檢測(cè)及圖形匹配等測(cè)量工具有效完成測(cè)量纳帽，具有這些功能的成像軟件能夠拓展測(cè)量的性能。

　　通過斑紋分析弄讥，閾值處理將產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制圖像挣呛，把被測(cè)物體顆粒從背景中區(qū)分開，它將返回二進(jìn)制物體屬性以計(jì)算測(cè)量值谋啃，包括：

　　以像素表示的尺寸

　　重心位置

　　最長(zhǎng)端長(zhǎng)度

　　邊緣檢測(cè)能幫助找到圖像中亮度發(fā)生劇烈變化的點(diǎn)舰绘，它可以快速確定物體邊界線輪廓。有許多參數(shù)對(duì)邊緣檢測(cè)很重要葱椭，如：

　　對(duì)比度：邊緣兩邊平均像素密度最小差值

　　寬度：確定邊緣任意一邊對(duì)比度的平均像素值·銳度：邊緣過渡區(qū)最小像素?cái)?shù)

　　圖形匹配可以幫助找到圖像中的參考圖形并報(bào)告其在圖像中的位置捂寿、旋轉(zhuǎn)角度和比例，它在光線變化以及有噪聲、模糊和部分阻擋的情況下也能正常工作者蠕。當(dāng)精度小于像素?cái)?shù)時(shí)，可以分?jǐn)?shù)形式表示邊緣檢測(cè)或圖形匹配信息掐松，這種精度表示使用了插補(bǔ)和擬合技術(shù)踱侣，如果成像條件較好，可實(shí)現(xiàn)四分之一像素精度大磺。

　　測(cè)量實(shí)例

　　我們已經(jīng)討論了多種與測(cè)量有關(guān)的參數(shù)抡句，現(xiàn)在不妨看一看在熱量、應(yīng)力和速率/加速度測(cè)量方面的實(shí)際應(yīng)用杠愧。

　　紅外成像設(shè)備(IRMV)在工藝待榔、過程控制或測(cè)量設(shè)備中使用熱成像進(jìn)行測(cè)量，特殊熱量測(cè)量包括熱檢測(cè)流济、溫度測(cè)量锐锣、熱量分析、穿過阻擋物測(cè)量铆糙、過程檢測(cè)和控制缕翁，使用的熱電偶超過76,000個(gè)。

　　在無縫焊接中械琴，可以為機(jī)器控制的焊接過程加一個(gè)紅外攝像頭對(duì)受熱區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視叠凸，在這種特定應(yīng)用下元件焊接可確保達(dá)到最低限度安全標(biāo)準(zhǔn)。玻璃彎曲測(cè)量是另一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合狰了，玻璃彎曲測(cè)量包括應(yīng)力評(píng)估滨鼠、淬火和退火控制、除霜裝置/天線質(zhì)量控制乐标、安全玻璃分層捶臂、玻璃瓶制造和滅菌質(zhì)量控制等。紅外還可用于碟剎系統(tǒng)的檢查姚损，工程師可以將紅外成像與超聲波局部發(fā)熱結(jié)合起來浑季，找出部件中的缺陷、裂縫和不良掀哎。

　　應(yīng)力測(cè)量是成像產(chǎn)品的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域俩莽，可用于需要深入了解預(yù)失效分析、固態(tài)力學(xué)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)乔遮、可靠性工程扮超、測(cè)量和測(cè)試、熱傳輸蹋肮、流體力學(xué)和材料科學(xué)的用戶出刷。軟材料應(yīng)力測(cè)量比較困難，因?yàn)榫_應(yīng)力測(cè)量需要大量樣本和昂貴的探測(cè)器，很多應(yīng)力測(cè)量技術(shù)將永久性破壞樣品馁龟，并且測(cè)量時(shí)間很長(zhǎng)崩侠。

　　速率和加速度測(cè)量是另一個(gè)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合，樣板大小和方位角都會(huì)影響速度計(jì)算坷檩，具體應(yīng)用包括噴霧特性却音、流體研究、燃油注入研究和防務(wù)等矢炼。

　　視頻成像是一種成熟系瓢、低成本、可靠的測(cè)量工具辣摘，能夠精確地測(cè)量尺寸撼由、熱量、速率及其它數(shù)據(jù)涵群。應(yīng)仔細(xì)選擇成像設(shè)備的每個(gè)部件狭鳖，為可靠測(cè)量創(chuàng)造一個(gè)合適的條件。

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