影像測量儀成像及綜合誤差分析與發展趨勢

攝像機所產生的誤差主要由它的光學成像鏡頭，CCD器件本身的成像質量、以及圖像采集裝置(含圖像采集卡等)共同產生，一般影像測量儀器的不確定度包含的誤差分為光學誤差、機械誤差、電學誤差等。其中電學誤差有CCD器件所固有;機械誤差則產生于測量儀制造和裝配過程中，通過提高制造裝配質量可以有效地減小該項誤差。光學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系統存在著非線性的幾何失真，使得目標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系統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格共線。

薄棱鏡畸變:薄棱鏡畸變是由于鏡頭設計、制造缺陷和加工安裝的誤差造成的，這類畸變相當于在光學系統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系中的非線性畸變模型。

基于計算機視覺檢測技術的影像測量具有非接觸、實時性好、實施簡易等優點，正成為一種提高生產率和保證產品質量的重要關鍵技術，具有廣闊的應用前景。研究影響測量中光學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定研究，利用標準標定片上的三點的實際像素坐標以及理想像素坐標，計算出畸變系數，計算出了畸變的大小以及其分布。結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，且圖像中心區域畸變很小，邊緣畸變增大。在精密測量中需要考慮到光學成像畸變的影響，并對所測得的圖像進行必要的校正。

的影像測量儀會在設計過程中大程度地減少光學畸變引起的誤差，優化機械系統和電子配備，使得總體的誤差控制在穩定的微米級的范圍內，并且隨著影像測量儀器的使用，通過年度校準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，為制造業的產品品質創造可靠的保障條件。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測量，隨著技術的發展，三維影像測量儀器可以在不接觸產品表面的前提下實現的測量，因其便捷性也得到越來越廣泛的應用和日新月異的發展。