【正文】 e)光源。 許多工業(yè)用的機器視覺檢測系統(tǒng)用可見光作為光源，這主要是因為可見光容易獲得，價格低，并且便于操作。 照明 光源 光源是影響機器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，因為它直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和至少 30％的應用效果，合適的照明能夠突出被測特征部分的對比度，克服現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)的各種不定因素，提供高質(zhì)量、高解析度的圖像；不合適的照明，會引起許多問題如花點和過度曝光會隱藏許多重要信息，陰影會引起邊緣的誤檢，信噪比的降低以及不均勻會導致圖像閥值選擇的困難。另一方面，為了實現(xiàn)本檢測系統(tǒng)對縱梁工件的實時自動檢測，需要獲得連續(xù)檢測圖像。其硬件設計如下圖 2_4所示 ： 本檢測系統(tǒng)為了提高檢測準確率和檢測速度，采用了圖像拼接技術；且對體積較大的縱梁進行在線檢測。由于計算機的通用性 ,這里不再說明 ,重點在于圖像信息的形成、采集部分 ,對于動態(tài)測量模擬實驗所需儀器也做一簡單介紹。 現(xiàn)場實際狀況如圖所示。 如圖所示 ,測量系統(tǒng)硬件包括 LED 光源 ,面陣 CCD 攝像機 ,標定板 ,圖像采集卡 ,計算機等。即測量時 ,移動 CCD照相機到達指點位置（通過接近開關實現(xiàn)） ,以一定的速度開始攝像 通過 數(shù)據(jù)線傳入計算機進行 圖像處理、 分析 和 測量 等 ,最終獲得 大梁 中孔 的幾何參數(shù)。 (3)多線結構光傳感器 ::半導體激光器產(chǎn) 生的激光擴束后照射到光柵上 ,便產(chǎn)生多條線結構光 ,投射到被測表面上形成多條亮帶 ,用面陣 CCD 攝像機接收 , 可獲得表面的三維信息。 (1)點結構光傳感器 :以半導體激光器作為光源 ,其產(chǎn)生的光束照射被測物體表面 ,經(jīng)表面散射 (或反射 )后 ,用面陣 CCD攝像機接收 ,光點在 CCD敏感面上的位置將反映出表面在法線方向上的變化。 把由結構光和 CDC攝像機組成的測 量裝置稱為激光視覺傳感器。被動視覺采用非結構光照明 ,它是根據(jù)被測空間點在不同像面上的相關匹配關系 ,來獲得空間點的三維坐標 :主動視覺是采用結構光照明 ,通過結構光在被測物體上的精確定位來獲取被測信息 。 圖像上每一點的亮度反映了空間物體表面某點反 射光的強度 ,而該點在圖像上的位置和空間物體表面相應點的幾何位置有關 。它可用于機器人、在線檢測和在線監(jiān)控 ,更可用于大尺寸物體的尺寸檢測 ,在一些場合是其他接觸式測量方法無法比擬的 。 第二章 視覺測量 系統(tǒng)原理 視覺 測量 基本 原理 人類的大部分信息是通過視覺系統(tǒng)來獲取的 ,隨著科學技術的不斷進步 ,研究了利用計算機現(xiàn)代化工具來實現(xiàn)視覺功能 ,以 增加對三維世界的理解 ,由此形成了一門嶄新的學科技術 ,即計算機視覺。 第四章 主要是圖像拼接技術， 分為三部分：特征點的提取和匹配；圖像間點變換的估計；圖像融合及拼縫的消除。 第三章 主要是視覺測量系統(tǒng) 采集得到圖像后的 圖像處理。同時闡述了本文的主要研究內(nèi)容和本文的文章結構 。 第一章為 引言部分。 論文的主要研究內(nèi)容及組織結構 視覺測量技術是綜合了機器視覺、人工智能、模式識別、計算機、控制論、電子電路等多學科的交叉而形成的高新技術，本文 結合課題已有的理論知識，針對汽車底盤大梁的幾何尺寸采用非接觸的在線測量方法而進行的系統(tǒng)開發(fā)研究，通過 確定汽車視覺測量的技術方案 ,分析檢測系統(tǒng)的組成結構 ,設計運動控制系統(tǒng) ,開發(fā)相應的運動控制軟件，逐步建立并且完善系統(tǒng)的方案設計。工業(yè)檢測的復雜性和多樣性，也必然使工業(yè)圖像檢測技術呈現(xiàn)出復雜性和多樣性，這種復雜性和多樣性為我們提供了廣闊的研究領域。 5). 研究開發(fā)彩色 圖像、灰度圖像和多譜圖像的處理算法，拓展視覺檢測的應用。 完全檢測 。 4). 計算機視覺柔性檢測技術。集成化的 CMM 和視覺檢測系統(tǒng)可以利 用視覺系統(tǒng)迅速識別零件的形狀及其在測量平臺上的位置和狀態(tài)，完成機器坐標系、零件坐標系、攝像機坐標系之間的轉換，幫助 CMM 實現(xiàn)檢測路徑自動形成與測量結果判斷。 3). 實現(xiàn)高精度檢測。 2). 實現(xiàn)智能化檢測。視覺檢測執(zhí)行時間在很大程度上取決于底層圖像處理（圖像平滑、濾波、分割等）速度。視覺測量技術的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾點： 1). 實現(xiàn)在線實時檢測。 視覺測量技術是一種很有發(fā)展 前途的自動檢測技術，可以實現(xiàn)智能化、柔性、快速和低成本的檢測。視覺技術在汽車零部件的尺寸檢測上也得到了廣泛的應用：通用汽車研究實驗 室開發(fā)了用于汽車零件檢測的視覺原型系統(tǒng)，該系統(tǒng)對所有零件均使用相同的過程，通過對一個好零件與壞零件的比較結果來判斷檢測區(qū)域的指定缺 陷； Tsatsoulis 描述了用于電力方向閥的 16 齒齒輪部件的檢測，通過尋找圖像的外部參數(shù)來初始化排列組件； Gregory 描述了一種使用知識庫的方法來檢測汽車制動零件，主要基于在圖像內(nèi)的一些關鍵點上進行一維灰度圖與已知的參考值來比較等。英國 ROVER 汽車公司 800 系列汽車車身輪廓尺寸精度的 100％在線檢測，也是視覺檢測系統(tǒng)用于工業(yè)檢測中的一個較為典型的例子。 2. 在工業(yè)中的應用 視覺檢測在汽車工業(yè)中的應用已十分廣泛。國內(nèi)應用視覺技術進行水果品質(zhì)無損檢測的研究也取得了一定成果文獻探討了應用計算機視覺技術進行芒果重量與其投影圖像的相互關系。國外， Taylor等 1984 年首先報道了分別利用線掃描和模擬攝像機檢測蘋果損傷的試驗，結論為利用數(shù)字圖像技術檢測蘋果損傷至少可以 達到人工分級的精度。 視覺測量技術的主要應用 及發(fā)展趨勢 隨著科學技術的快速發(fā)展與進步，視覺檢測技術日益成熟，廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)學等各個領域。基于計算機視覺原理的德國 GOM 公司 ATOSlll 系列便攜式三維掃描儀 。 (9)計算機視覺測量 計算機視覺技術是當今高新技術之一 ,在電子學 !光電探測 !圖像處理和計算機技術不斷成熟和完善的基礎上得到了突飛猛進的發(fā)展 ,并且己經(jīng)有廣泛的應用。其中相位測距的精度極高 ,例如美國 MetricVision 公司的LR200系列激光雷達掃描儀在 10m距離上絕對距離測量精度可以達到 ,測量范圍從 2m 一 6Om。 (8)激光測距系統(tǒng) 類似于聲學測距法 ,將測量手段從聲波改 為激光。但是聲學測距屬于單點測距 ,必須依靠特定的機械結構才能夠實現(xiàn)對三維場景掃描式的測量 ,因此測量時間較長。由于聲波在空氣中的速度為常數(shù) ,測出聲波由發(fā)射到接收的時一間 ,便可知道發(fā)射器與目標之間的距離 。 (7)聲學測距系統(tǒng) 聲學測距法主要包括微波雷達和超聲波測距 ,其測量原理基于聲波在空氣中傳播速度近似為常數(shù)這一物理現(xiàn)象。 激光跟蹤儀的整體測量性能和精度要優(yōu)于全站儀 ,但測角精度比全站儀的要低 ,測量范圍也比全站儀要小。 (6)激光跟蹤測量系統(tǒng) 激光跟蹤測量系統(tǒng)是球坐標測量系統(tǒng) ,其測量原理和全站儀一樣 ,區(qū)別之處僅在于測距的方式 (單頻激光干涉測距 )。它不是通過距離交會 ,而是用角度交會的方法。 (5)室內(nèi) GPS 室內(nèi) GPS 是指利用室內(nèi)的激光發(fā)射裝器 (基站 )不停地向外發(fā)射單向的帶有位置信息的紅外激光 ,接收器接受到信號后 ,從中得到發(fā)射器與接受器間的兩個角度值 ,在己知了基站的位置和方位信息后 ,只要有兩個以上的基站就可以通過角度交會的方法計算出接收器的三維坐標。與三坐標測量機比較 ,關節(jié)式坐標測量機非常靈活 ,和其它光學測量系統(tǒng)比較 ,它不需要測點的通視條件 ,因此在一些測點通視條件較差的情況下非常有效 ,例如汽車車身內(nèi)的測量等 。 (4)關節(jié)式坐標測量機 關節(jié)式坐標測量機是一種便攜的接觸式測量儀器 ,通過模擬人手臂的運動方式對空間不同位置待測點進行接觸式測量。它是測繪行業(yè)應用最廣和最通 用的一種坐標測量機。 (3)全站儀測量系統(tǒng) 球坐標測量系統(tǒng)是一種兼有電子測角和電子測距的測量儀器 。其優(yōu)點是測量范圍較大 (幾 m 至幾十 m),是光學、非接觸式測量方式 ,測量精度比較高 ,在二十米范圍內(nèi)的坐標精度可達到 10 微米 。其對測量環(huán)境要求高 ,不適合便攜應用。 它的優(yōu)點是測量準確、效率高、通用性好 。 國內(nèi)外現(xiàn)有的大尺度三維幾何尺寸測量方法 目前國內(nèi)外的大尺度三維幾何尺寸測量方法主要包括以下幾個類別 （ 1）三坐標測量機 三坐標測量機屬于傳統(tǒng)的三維坐標測量儀器。目前相關技術在國外的發(fā)展己經(jīng)比較成熟并推出了種類眾多的商用化產(chǎn)品。 為了滿足上述要求 ,目前大尺度三維幾何尺寸測量方法研究的熱點主要集中于基于計算機視覺技術的非接觸式三維測量方法。接觸式測量使用探針等裝置與被測物體直接發(fā)生接觸獲得三維形貌 ,這就使得測量系統(tǒng)的應用受到限制 ,一方面盡管測量時探針與被測物之間的接觸壓力很小 ,但在測量質(zhì)地柔軟的物品時仍可能產(chǎn)生測量誤差 ,目探針頂端的半徑不可能為零 ,因此無法測量某些復雜表面的細微特征 。測量系統(tǒng)必須能夠對抗環(huán)境的影響 ,保證測量結果的精度和穩(wěn)定性。 第三 ,測量系統(tǒng)對于環(huán)境應具有足夠的魯棒性。但是大型精密旋轉臺或平移臺價格昂貴 ,并目 _在許多應用場景中缺乏安裝的場地和條件。 第二 ,測量系統(tǒng)應以被測物體為中心實現(xiàn)便攜式測量。 許多傳統(tǒng)的測量方法往往無法同時兼顧量程、精度和測量效率 。例如在汽車制造工業(yè) !重型機電設備制造與安裝、古建筑與雕塑保護等應用中 ,被測對象的尺寸往往達到幾米甚至幾十米。所謂大尺度 ,傳統(tǒng)意義上是指被測對象的尺寸超過 500mm。 關鍵詞：機器視覺 光源 傳感器 圖像拼接 Abstract In China, Traditional inspection for technologic holes of crossbeam is by manual work now, which can’ t satisfy the requirement of industry automation and flexibility． AVI takes mole advantages in intelligence、flexibility and speed of inspection system than contacted inspection． Therefore， developing a software system based on image processing and analyses for automatic technologic holes of crossbeam test has great meanings． For the concrete request for inspection On industry spot, the paper designed an automatic detection for the technologic holes of crossbeam based on machine vision technology． The machine vision development course、 actuality、 new trend and the application for a variety of fields is presented． General methods and the hardware and software construction of machine vision of the holes of crossbeam is introduced． On hardware， selected array LED light that can provide stable light． Designed that a automatic control device of sensor detected that the crossbeam arrived． On software， it stressed on introducing many algorithms of image processing and analysis such as image noising, edge detection, image Restoration, image stitching， feature extraction， pattern recognition and so forth． We use a lot of effective algorithms based on concrete problem for crossbeam． In order to achieve very good impulse noise cancellation as well as preserving image details． According to the actual situation, a best algorithm method is chose for removal impulse noise based on detection of noise points． The contour extraction and edge enhancement of the technologic holes of crossbeam are investigated． Then a fast edge defection algorithm of bi