在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，涉及到各種各樣的檢驗(yàn)、生產(chǎn)監(jiān)視和零件識(shí)別應(yīng)用，通常這種帶有高度重復(fù)性和智能性的工作只能由人眼來(lái)完成。然而有些時(shí)候，如微小尺寸的精確 快速測(cè)量，形狀匹配，顏色辨識(shí)等，用人眼根本無(wú)法連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行，其它物理量傳感器也難以完成。這時(shí)，人們開(kāi)始考慮 用JJD 照相機(jī)抓取圖像，送入計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ玫膱D像處理模塊，通過(guò)數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，來(lái)進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等的判別。這樣，就把計(jì)算機(jī)的快速性、可 重復(fù)性，與人眼視覺(jué)的高度智能化和抽象能力相結(jié)合，由此產(chǎn)生了機(jī)器視覺(jué)的概念。機(jī)器視覺(jué)是研究計(jì)算機(jī)模擬生物外顯 或宏觀視角功能的科學(xué)與技術(shù)，涉及人工智能、神經(jīng)生物學(xué)、 心理物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別等多個(gè)領(lǐng)域。

目前，國(guó)際上視覺(jué)系統(tǒng)的應(yīng)用從上世紀(jì)80 年代至今，經(jīng)久不衰。機(jī)器視覺(jué)獲得了蓬勃發(fā)展，新概念、新理論、新方法不斷涌現(xiàn)，在各個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。而在國(guó)內(nèi)，工業(yè)視覺(jué)系統(tǒng)尚處于概念導(dǎo)入期，各行業(yè)的企業(yè)在解決了生產(chǎn)自動(dòng)化的問(wèn)題以后，開(kāi)始將目光轉(zhuǎn)向視覺(jué)測(cè)量自動(dòng)化方面。國(guó)內(nèi)一些城市如北京、上海、深圳等都有公司代理國(guó)外的視覺(jué)設(shè)備和視覺(jué)軟件。

在數(shù)控卷板加工中，需要操作人員測(cè)量后輸入卷板尺寸， 然后由數(shù)控程序自動(dòng)計(jì)算出各個(gè)輥在各卷板工藝階段的位移量及轉(zhuǎn)速，控制) 個(gè)輥的相互協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)完成加工。但由于生產(chǎn)的批量化，依賴人工實(shí)現(xiàn)尺寸的測(cè)量需要大量的人員來(lái)從事這項(xiàng)單調(diào)的重復(fù)性工作，檢測(cè)效率低，成本高；另外人 工檢測(cè)一般采用機(jī)械式接觸測(cè)量方法，板材表面與測(cè)量頭的變形以及檢測(cè)人員的因素均會(huì)影響到檢測(cè)的客觀準(zhǔn)確性，從而使檢測(cè)品質(zhì)得不到保證。

為了提高檢測(cè)效率和檢測(cè)品質(zhì)、 降低檢測(cè)成本，采用非接觸式測(cè)量方式，由攝像頭 和圖像采集卡獲取工件的二維數(shù)字圖像，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字 圖像進(jìn)行處理分析并計(jì)算得到工件的尺寸信息，然后輸入給 數(shù)控系統(tǒng)完成加工。 GF 測(cè)量系統(tǒng)原理及組成 整個(gè)系統(tǒng)由兩個(gè)面陣 JJD 攝像機(jī)、一塊圖像采集卡、一 機(jī)、以及相應(yīng)的軟件共同組成。攝像機(jī)安裝在一個(gè)專(zhuān)用支架上。JJD 攝像機(jī)與計(jì)算機(jī) 中的圖像采集卡相連。被測(cè)物體的反射光線首先傳遞到鏡 頭。經(jīng)鏡頭聚焦到JJD 芯片上。JJD 根據(jù)光的強(qiáng)弱積聚相 應(yīng)的電荷，經(jīng)周期性放電產(chǎn)生表示一幅幅畫(huà)面的電信號(hào)，再 經(jīng)濾波，放大處理后，通過(guò)攝像機(jī)的視頻端口輸出。攝像機(jī) 向計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳送過(guò)程是由圖像卡控制的。視頻信號(hào)經(jīng)數(shù) 字解碼，模L 數(shù)轉(zhuǎn)換，比例縮放，色空變換等，通過(guò)-JM 總線 傳到NOP 卡實(shí)時(shí)顯示或傳到計(jì)算機(jī)內(nèi)存實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)的 處理及結(jié)果求取通過(guò)計(jì)算機(jī)由專(zhuān)門(mén)的軟件完成。

測(cè)量原理利用""# 攝像機(jī)獲取一個(gè)三維物體的二維圖像，再通過(guò) 多個(gè)攝像機(jī)從不同方向拍攝的兩幅或兩幅以上的二維圖像， 就能綜合出物體的三位輪廓。 如圖$所示，! 為攝像機(jī)坐標(biāo)系（坐標(biāo)原點(diǎn)為攝像機(jī)光學(xué)中心，&與光軸 重合），’ 為攝像機(jī)光軸與圖像平面的交點(diǎn)，點(diǎn)) 為圖像平面坐標(biāo)系。設(shè)目標(biāo)點(diǎn)- 在世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)為（!，"，#），在攝像 機(jī)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)為（$，%，&），在圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為 根據(jù)圖中的幾何關(guān)系，點(diǎn)-的圖像坐標(biāo)與世界坐標(biāo)有如 下變換關(guān)系（. 為坐標(biāo)變換矩陣，/ 為透視變換矩陣）： 上式中*是攝像機(jī)的焦距，+ 為圖像坐標(biāo)系原點(diǎn)在圖像平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，0 為系統(tǒng)變換矩陣的元素，與攝像機(jī)的放置及成像系統(tǒng)的參數(shù)有關(guān)，可通過(guò)系統(tǒng)定標(biāo)來(lái) 確定。這樣對(duì)于每一個(gè)點(diǎn)都能得到關(guān)于（!，"，#）的兩個(gè)方當(dāng)有一對(duì)同命像點(diǎn)時(shí)，可得到+個(gè)方程。通過(guò)聯(lián)立求解 上述四個(gè)方程，就能得到 點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)值。 圖像采集圖像采集是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，它將對(duì)象的可視化圖像和特征轉(zhuǎn)化為能被計(jì)算機(jī)處理的一系列數(shù)據(jù)。由于機(jī)器視覺(jué)系 統(tǒng)強(qiáng)調(diào)精度和速度，所以需要圖像采集部分及時(shí)、準(zhǔn)確地提供清晰的圖像，只有這樣，圖像采集部分才能在比較短的時(shí)間內(nèi)得出正確的結(jié)果。

由此可知，圖像采集部分的性能會(huì)直接影 響整個(gè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的性能。圖像采集部分一般由光源、鏡 頭、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和圖像采集卡構(gòu)成。采集過(guò)程可簡(jiǎn)單描述為在光源提供照明的條件下，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝目標(biāo)物體并將其轉(zhuǎn)化為圖像信號(hào)，然后送入圖像采集卡內(nèi)，經(jīng)濾波，,- 轉(zhuǎn)換成為./01 數(shù)字信號(hào)。通過(guò)2"3 總線傳到計(jì)算機(jī)內(nèi)存。 攝像機(jī)標(biāo)定定標(biāo)的目的，是得到該立體視覺(jué)系統(tǒng)的內(nèi)、外方位元素 以及鏡頭畸變參數(shù)，以便為三維計(jì)算機(jī)視覺(jué)提供一個(gè)高精 度、靈活的視覺(jué)輸入系統(tǒng)。它的具體內(nèi)容是確定攝像機(jī)內(nèi)部幾何和光學(xué)特性（內(nèi)部參數(shù)）和6 或相對(duì)一個(gè)世界坐標(biāo)系統(tǒng)的攝像機(jī)坐標(biāo)的三維位置和方向（外部參數(shù)）。