视觉测量技术：影响测量系统精度的因素与提高方法

2023-11-24 理论教育版权反馈

【摘要】：成像系统的几何畸变误差是典型的系统误差，是影响光学测量精度的因素之一。选用高质量的镜头和进行镜头畸变校正可提高测量精度。

1.影响测量系统精度的因素

（1）硬件系统的误差

测量系统精度主要取决于摄像机的物面分辨率，即一个像素所代表的空间物面尺寸大小。使用的CCD摄像机分辨率越高、被测目标物的实际尺寸越小，图像的物面分辨率就越高，即可使得系统测量精度越高。

成像系统的几何畸变误差是典型的系统误差，是影响光学测量精度的因素之一。选用高质量的镜头和进行镜头畸变校正可提高测量精度。

（2）标定误差

系统标定过程中会引入误差。通过对标准件在摄像机视场内不同方位进行多次采集图像进行标定，然后求其均值作为最终标定系数，这样可以消除镜头畸变引起的误差又可去掉标定过程引入的随机误差。

（3）软件算法误差

在图像处理和识别算法中，图像分割中的算法会引起误差。如边缘测量引起的边缘移动、非单像素都会引起误差。阈值分割中由于阈值选取引起的目标范围误差都会在实际测量中反映出来。亚像素定位虽然可以提高算法的精度，但算法本身也存在误差等。

2.提高视觉测量系统精度的方法

（1）选用高分辨率的CCD摄像机(www.chuimin.cn)

选用高分辨率的CCD摄像机，高分辨率的CCD摄像机相当于减小光敏单元之间的间距，增加图像取样点数，可提高定位精度。提高分辨率会导致数据量增加，降低软件的处理效率，影响测量速度。

（2）选择采样频率比较高的图像采集卡

提高采样频率，可以提高测量的分辨率。随着采样频率的增高，计算量和存储空间增大，并且随着采样率的增加，干扰也会增加。

（3）提高光学成像系统的放大倍数

提高光学系统的放大倍数，在一定范围内可以提高测量精度。CCD光敏单元的大小是有限的，当放大倍数过大时，图像质量反而会下降，甚至超出视场范围，导致精度下降。

（4）采用适当的标定技术

适当的标定技术，可以有效地抑制成像畸变的影响，提高测量精度。标定技术要适当，而不是越复杂越好，要根据系统的具体情况和精度要求，选择合适的标定技术，复杂的标定技术在某些场合不适用，甚至是浪费。

（5）采用各种亚像素定位方法

亚像素定位方法是根据图像特征，采用一定的算法来实现图像的细分。它简单、有效而成本低，是使用软件的方法提高硬件的分辨率。