一文詳細分析全自動(dòng)影像測量?jì)x的測量誤差

　　全自動(dòng)影像測量?jì)x影像測量是將被測對象的圖像當作檢測和傳遞信息的測量方法，其目的是從圖像中提取有用的信號，而基于圖像分析、識別來(lái)進(jìn)行測量。圖像是指對物體的發(fā)光以及反射光的視覺(jué)印象，因為計算機只能處理數字信息，所以圖像并不能直接由計算機進(jìn)行處理，一幅圖像在用計算機進(jìn)行處理之前必須先轉化為數字形式，成為數字圖像，即進(jìn)行圖像的數字化。因此，一個(gè)典型的圖像測量系統主要由光源、機臺、CCD攝像機、圖像采集卡、運動(dòng)控制系統、PC機6個(gè)部分組成。通過(guò)各個(gè)部分的組合來(lái)完成各種不同環(huán)境高精密影像檢測任務(wù)。

　　全自動(dòng)影像測量?jì)x的測量誤差是指影像測量?jì)x本身所固有的誤差。造成儀器的誤差是多方面的，在儀器的設計、制造和使用的各個(gè)階段都可能產(chǎn)生誤差，分別稱(chēng)為測量?jì)x的原理誤差、制造誤差、運行誤差。下面我們來(lái)仔細分析下。

　　1、原理誤差

　　屬于影像測量?jì)x的原理誤差的是：CCD攝像頭畸變產(chǎn)生的誤差、測量方法不同而產(chǎn)生的誤差。攝像機的制造和工藝等原因，入射光線(xiàn)在通過(guò)各個(gè)透鏡時(shí)的折射誤差和CD點(diǎn)陣位置誤差等，光學(xué)系統存在著(zhù)非線(xiàn)性的幾何失真，使得目標像點(diǎn)與理論像點(diǎn)之間存在多種類(lèi)型的幾何畸變：徑向畸變、偏心畸變、薄棱鏡畸變等，并且徑向畸變較大，切向畸變和薄棱鏡畸變較小，且圖像中心區域畸變很小，邊緣畸變大。使用高質(zhì)量鏡頭可以減少畸變誤差的影響，但在精密測量中需要考慮到畸變的影響對測量結果進(jìn)行修正。

　　測量方法不同而產(chǎn)生的誤差主要指不同圖像處理技術(shù)帶來(lái)的識別、量化誤差。圖像的邊緣是圖像的基本特征，是物體的輪廓或物體不同表面之間的交界在圖像中的反映。邊緣輪廓是人類(lèi)識別物體形狀的重要因素，也是圖像處理中重要的處理對象。在圖像處理的過(guò)程中需要進(jìn)行邊緣提取，而數字圖像處理技術(shù)中邊緣提取有很多不同的方法，選用不同的提取方法會(huì )對同一個(gè)被測件的邊緣位置產(chǎn)生不小的變化，因此會(huì )對后的測量結果產(chǎn)生影響，如測量某一圓形工件的半徑和圓心的時(shí)候，當圓的輪廓發(fā)生變化時(shí)，它的半徑值和圓心位置就會(huì )相應的發(fā)生變化。由此可知，在圖像處理的過(guò)程中圖像處理算法對儀器的測量精度有著(zhù)十分重要的影響。

　　2、制造誤差

　　屬于影像測量?jì)x的制造誤差的是：導向機構產(chǎn)生的誤差、安裝誤差等。導向機構產(chǎn)生的誤差對影像測量?jì)x來(lái)說(shuō)主要是機構誤差中的直線(xiàn)運動(dòng)定位誤差。影像測量?jì)x是正交坐標系測量?jì)x器。正交坐標系測量?jì)x有3根相互垂直的軸線(xiàn)即X、Y、Z三軸，有3個(gè)運動(dòng)部件沿這三根軸線(xiàn)運動(dòng)，使CCD相對于被測工件作三維直線(xiàn)運動(dòng)。選用高質(zhì)量的運動(dòng)導向機構可以減少此類(lèi)誤差的影響。

　　如果影像測量?jì)x的測量平臺水平性能以及CCD攝像機的安裝十分出色，它們之間的夾角都在范圍以?xún)?，此誤差非常小。

　　3、運行誤差

　　屬于影像測量?jì)x運行誤差的是：測量環(huán)境和條件變化引起的誤差（如溫度變化、電壓波動(dòng)、照明條件變化、機構磨損等），以及動(dòng)態(tài)誤差。由于溫度的改變，使得影像測量?jì)x的零部件尺寸、形狀、相互位置關(guān)系以及一些重要的特性參數發(fā)生變化，從而影響這臺儀器的精度。溫度的變化還可能引起電器參數的改變以及儀器特性的改變，引起溫度靈敏度漂移和溫度零點(diǎn)漂移。電壓及照明條件的變化會(huì )影響到影像測量?jì)x的上，下光源燈的亮度，造成系統光照不均從而使得在采集圖像邊緣留下陰影造成的圖像邊緣提取誤差。磨損使影像測量?jì)x的零件產(chǎn)生尺寸、形狀、位置誤差，配合間隙增加，降低此儀器的工作精度的穩定性。因此，測量運行條件的改善可以有效地減少此類(lèi)誤差的影響。