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技術(shù)文章

影像測量儀成像及綜合誤差分析與發(fā)展趨勢

閱讀:1051發(fā)布時間:2017-3-27

攝像機所產(chǎn)生的誤差主要由它的光學(xué)成像鏡頭,CCD器件本身的成像質(zhì)量、以及圖像采集裝置(含圖像采集卡等)共同產(chǎn)生,一般影像測量儀器的不確定度包含的誤差分為光學(xué)誤差、機械誤差、電學(xué)誤差等。其中電學(xué)誤差有CCD器件所固有;機械誤差則產(chǎn)生于測量儀制造和裝配過程中,通過提高制造裝配質(zhì)量可以有效地減小該項誤差。光學(xué)誤差主要存在于成像光路和器件所帶來的失真或畸變。由于攝像機的制造和工藝等原因,如入射光線在通過各個透鏡時的折射誤差和CCD點陣位置誤差等,由于影像測量儀器的光學(xué)系統(tǒng)存在著非線性的幾何失真,使得目標(biāo)像點與理論像點之間存在多種類型的幾何畸變。

徑向畸變:徑向畸變主要是由于CCD鏡頭形狀存在的缺陷引起的,是關(guān)于攝像機鏡頭的主光軸對稱。

偏心畸變:偏心畸變主要是由光學(xué)系統(tǒng)光心與幾何中心不一致造成的,即各透鏡的光軸中心不能嚴(yán)格共線。

薄棱鏡畸變:薄棱鏡畸變是由于鏡頭設(shè)計、制造缺陷和加工安裝的誤差造成的,這類畸變相當(dāng)于在光學(xué)系統(tǒng)中附加了一個薄棱鏡,不僅會引起徑向偏差,而且引起切向偏差。

上述的三種畸變都存在于光學(xué)拍攝的圖像中,圖像的非線性畸變主要是這三種畸變的疊加,因此可以建立圖像坐標(biāo)系中的非線性畸變模型。

基于計算機視覺檢測技術(shù)的影像測量具有非接觸、實時性好、實施簡易等優(yōu)點,正成為一種提高生產(chǎn)率和保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要關(guān)鍵技術(shù),具有廣闊的應(yīng)用前景。研究影響測量中光學(xué)成像過程中存在的誤差及消除方法,并對CCD攝像機鏡頭畸變誤差進行了分析和標(biāo)定研究,利用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定片上的三點的實際像素坐標(biāo)以及理想像素坐標(biāo),計算出畸變系數(shù),計算出了畸變的大小以及其分布。結(jié)果表明鏡頭畸變徑向畸變較大,切向畸變和薄棱鏡畸變較小,且圖像中心區(qū)域畸變很小,邊緣畸變增大。在精密測量中需要考慮到光學(xué)成像畸變的影響,并對所測得的圖像進行必要的校正。

的影像測量儀會在設(shè)計過程中大程度地減少光學(xué)畸變引起的誤差,優(yōu)化機械系統(tǒng)和電子配備,使得總體的誤差控制在穩(wěn)定的微米級的范圍內(nèi),并且隨著影像測量儀器的使用,通過年度校準(zhǔn)可以使得影像儀器的測量精度仍控制在出廠的精度范圍內(nèi),為制造業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)創(chuàng)造可靠的保障條件。二維影像測量儀器在測量平面尺寸時快速但是高度方向無法實現(xiàn)測量,隨著技術(shù)的發(fā)展,三維影像測量儀器可以在不接觸產(chǎn)品表面的前提下實現(xiàn)的測量,因其便捷性也得到越來越廣泛的應(yīng)用和日新月異的發(fā)展。


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