影像測(cè)量儀新動(dòng)向

 機(jī)器自動(dòng)影像測(cè)量儀技術(shù)已成為一種成熟且確可靠的測(cè)量工具，可用于汽車、生物科技及通訊等多個(gè)領(lǐng)域，目前隨著軟件和影像傳感器方面的一些新技術(shù)發(fā)展如計(jì)算機(jī)處理速度快、軟件與硬件更容易整合以及可以在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行影像測(cè)量等，使得測(cè)量成本進(jìn)一步降低。本文介紹利用影像技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)需注意的一些問題。 

    從圖像中我們能得到很多可以量化的測(cè)量信息，如距離、角度、重心位置、面積、弧度等，在測(cè)量時(shí)需要考慮的問題包括基本影像參數(shù)、影像質(zhì)量、校準(zhǔn)情況和測(cè)量工具，將硬件和軟件結(jié)合起來可幫助完成影像測(cè)量。 
    基本影像參數(shù)包括視野范圍、工作距離、分辨率、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。 
 

  影像質(zhì)量 
    影響尺寸測(cè)量的一個(gè)重要因素是影像質(zhì)量，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)，此外高精度影像硬件也有助于保證較高的影像質(zhì)量。 
    分辨率和對(duì)比度是影像質(zhì)量的重要組成部份，分辨率指影像系統(tǒng)所能重現(xiàn)的被測(cè)物體細(xì)節(jié)的數(shù)量，對(duì)比度則是影像系統(tǒng)所產(chǎn)生的被測(cè)物體與其背景之間的灰度差別。攝像頭、鏡頭和燈光是決定分辨率和對(duì)比度的重要因素。影像系統(tǒng)所需小圖素分辨率可由下式計(jì)算：小分辨率=（對(duì)象長端長度/小特征尺寸）×2 。以條形碼為例，假如長端長度為60mm，小特征尺寸是0.2mm，那么根據(jù)上式可算出其小分辨率應(yīng)該是（60/0.2）×2=600 。

    鏡頭焦距是分辨率另一種表現(xiàn)形式，視野（FOV）指物體長端長度，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，以mm表示。上述幾項(xiàng)有如下關(guān)系：焦距=S×（WD/FOV）。 
    失真是另一個(gè)影響影像質(zhì)量的因素，它指由于鏡頭光學(xué)誤差引起幾何偏差，從而在影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。 
    校準(zhǔn)情況 
    校準(zhǔn)就是指將圖素測(cè)量值與現(xiàn)真實(shí)測(cè)量值聯(lián)系起來的過程，當(dāng)需要以實(shí)際長度單位進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量時(shí)，這個(gè)過程非常重要。能提供校準(zhǔn)的影像硬件與軟件有助于完成測(cè)量。 
    校準(zhǔn)可解決并消除由于鏡頭失真、或方位偏移造成的誤差，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。進(jìn)行影像設(shè)置校準(zhǔn)時(shí)，要用一個(gè)已知點(diǎn)距的點(diǎn)陣，從這個(gè)點(diǎn)陣中可得到校準(zhǔn)或映像信息。 
   

測(cè)量工具 
    測(cè)量工具是尺寸測(cè)量的一個(gè)重要部份，可以使用斑紋分析、邊緣檢測(cè)及圖形匹配等測(cè)量工具有效完成測(cè)量，具有這些功能的影像軟件能夠拓展測(cè)量的性能。通過斑紋分析，閾值處理將產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制圖像，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，包括：以圖素表示的尺寸、重心位置 、長端長度。 
    邊緣檢測(cè)能幫助找到圖像中亮度產(chǎn)生劇烈變化的點(diǎn)，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，如： 
    對(duì)比度：邊緣兩邊平均圖素密度小差值 
    寬度：確定邊緣任意一邊對(duì)比度的平均圖素值？銳度：邊緣過渡區(qū)小圖素?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、旋轉(zhuǎn)角度和比例，它在光線變化以及有噪聲、模糊和部份阻擋的情況下也能正常工作。當(dāng)精度小于圖素?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，這種精度表示使用了插補(bǔ)和擬合技術(shù)，如果影像條件較好，可實(shí)現(xiàn)四分之一圖素精度。