自動檢測系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、 目錄摘要3Abstract4第一章 緒論61.1 課題的背景61.2 國內(nèi)外現(xiàn)有的大尺度三維幾何尺寸測量方法71.3視覺測量技術(shù)的主要應(yīng)用及發(fā)展趨勢81.4 論文的主要研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)10第二章 視覺測量系統(tǒng)原理102.1 視覺測量基本原理102.2 系統(tǒng)的原理介紹112.3各部分硬件功能簡介122.3.1硬件組成122.3.1 照明光源132.3.2 面陣CCD142.3.3 圖像采集卡152.3.4 計算機162.3.5 傳動裝置162.3.6傳感器的選擇172.4軟件功能模塊介紹18第三章圖像處理193.1數(shù)字圖像的模型及其量化193.2圖像去噪213.3邊緣檢測213.3.1邊緣檢

2、測梯度法233.3.1.1一階微分邊緣檢測算子243.3.1.2二階微分邊緣檢測算子253.3.2本檢測系統(tǒng)的二值圖像的Roberts快速邊緣檢測法273.3.2.1 FED算法273.4圖像復原293.4.1圖像復原的基本原理293.3.2圖像退化的數(shù)學模型303.3.2勻速直線運動模糊圖像的復原313.3.2.1逆濾波復原法323.3.3.2維納濾波復原法323.3.4本檢測系統(tǒng)的圖像復原33第四章 圖像拼接技術(shù)研究334.1圖像拼接概述334.1.1圖像拼接原理334.1.2圖像拼接技術(shù)的內(nèi)容及核心問題344.1.3圖像拼接技術(shù)的步驟354.1.4圖像拼接的一般流程354.2基于特征的圖

3、像配準算法354.2.1特征選擇與提取364.2.2特征匹配384.2.3 圖像變換的估計404.3圖像的融合43第五章 全文工作總結(jié)44摘要在我國，一直以來依靠人工的方法對裝配工藝孔數(shù)目和位置進行檢測，如今這種傳統(tǒng)的檢測手段已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)柔性和自動化程度的需求?；谟嬎銠C視覺檢測(AVI)技術(shù)在檢測系統(tǒng)的智能化、柔性、快速性等方面較接觸式檢測方法具有更大的優(yōu)越性。因此，開發(fā)基于圖像處理的裝配工藝孔自動檢測系統(tǒng)具有很大的實際意義。本文針對工業(yè)現(xiàn)場對縱梁裝配工藝孔檢測的具體要求，設(shè)計了一套基于機器視覺的縱梁裝配工藝孔自動檢測系統(tǒng)。本文首先介紹了機器視覺的發(fā)展、現(xiàn)狀、新趨勢以及在各方面的應(yīng)用。介

4、紹了利用機器視覺對縱梁裝配工藝孔檢測的一般方法和系統(tǒng)硬件和軟件構(gòu)成。在硬件上，選用了能LED面光源；設(shè)計一個自動化的傳感器控制裝置，檢測汽車縱梁的到來。在軟件上，詳細論述和比較了圖像處理和分析所用到的圖像去噪、邊緣檢測、圖像復原、圖像拼接、特征提取以及模式識別等多種算法，在總結(jié)現(xiàn)有的算法的基礎(chǔ)上，根據(jù)實際情況選擇了一種最佳方法，根據(jù)縱梁裝配工藝孔圖像的實際情況采用了一些實用有效的算法。為了在濾除圖像脈沖噪聲的同時能很好地保持圖像的細節(jié)，選擇了基于噪聲點檢測的脈沖噪聲濾波算法。研究了縱梁裝配工藝孔的輪廓提取與邊緣加強，提出了針對裝配工藝孔圖像快速邊緣檢測的Roberts算法，取得了良好的快速性和

5、較好的檢測效果。仔細分析了勻速直線運動模糊圖像，提出了維納濾波的圖像復原方法。本文針對檢測系統(tǒng)在一定分辨率的情況下，CCD攝像機一次檢測的范圍受到限制，影響檢測速度的問題，提出在檢測系統(tǒng)中添加圖像拼接技術(shù)。本文詳細敘述了數(shù)字圖像拼接的全部過程。重點闡述了特征點提取和匹配、圖像間點變換的估計和圖像融合這三項圖像拼接過程中的關(guān)鍵技術(shù)。針對特征點提取和匹配采用了Harris角檢測算子和特征點鄰域灰度互相關(guān)法；針對圖像間點變換的估計，采用了LM算法；對于圖像融合，使用了多分辨率樣條法進行顏色過渡，有效地進行了圖像的平滑拼接。在已有的自帶軟件作基礎(chǔ)，改進圖像處理及識別軟件系統(tǒng)，對圖像進行特征提取和特征比

6、較，自動檢測出裝配孔數(shù)目、直徑和位置，最終可以實現(xiàn)對不合格縱梁的自動標記和分揀。本文所設(shè)計的自動檢測系統(tǒng)，較好的滿足了生產(chǎn)的實際需要。實驗證明，計算機檢測具有更強的可行性和準確性，并取得比較滿意的效果。關(guān)鍵詞：機器視覺 光源 傳感器 圖像拼接AbstractIn China, Traditional inspection for technologic holes of crossbeam is by manual work now, which cant satisfy the requirement of industry automation and flexibilityAVI tak

7、es mole advantages in intelligence、flexibility and speed of inspection system than contacted inspectionTherefore，developing a software system based on image processing and analyses for automatic technologic holes of crossbeam test has great meaningsFor the concrete request for inspection On industry

8、 spot, the paper designed an automatic detection for the technologic holes of crossbeam based on machine vision technologyThe machine vision development course、actuality、new trend and the application for a variety of fields is presentedGeneral methods and the hardware and software construction of ma

9、chine vision of the holes of crossbeam is introducedOn hardware，selected array LED light that can provide stable lightDesigned that a automatic control device of sensor detected that the crossbeam arrivedOn software，it stressed on introducing many algorithms of image processing and analysis such as

10、image noising, edge detection, image Restoration, image stitching，feature extraction，pattern recognition and so forthWe use a lot of effective algorithms based on concrete problem for crossbeamIn order to achieve very good impulse noise cancellation as well as preserving image detailsAccording to th

11、e actual situation, a best algorithm method is chose for removal impulse noise based on detection of noise pointsThe contour extraction and edge enhancement of the technologic holes of crossbeam are investigatedThen a fast edge defection algorithm of binary image is proposed to improve the Roberts o

12、perator for coal gangue image processingThe experiment result reveals that the proposed algorithm is efficient and practicableCarefully analyze straight line motion with constant velocity, put forward a method to Wiener FilterWith the definite resolution radio, field of vision of CCD vision is limit

13、ed that affect the speed of detect，so image stitching is put forward to improve rate and precision of inspection systemIn the dissertation, the whole process of digital image mosaic is introduced, three key technologies fire emphatically elaborated in the procedure of image stitching which including

14、 extracting and matching feature points，and estimate the point transformation matrix between two images and image blendingOn extracting and matching feature points，this paper adopted Harris comer detector and local neighborhoods of features through intensity cross-correlation method, On estimate the

15、 point transformation matrix between two images，used LM algorithmAt last，the operator is used to make the images mosaic smoothA set of software system which is a original match with CCD was developed by VC+，which can extract the feature and inspect and recognize the holes，accordingly, inappropriate

16、crossbeam can be selected and be signedThe automatic detection system for the holes of crossbeam based On machine vision technology can meet the manufactureIt has been proved that computer automatic test is more feasible and more accurate by experimentationthe satisfactory results is achievedKeyword

17、s： Machine vision，Light Source，Sensor, Image stitching 第一章 緒論1.1 課題的背景 大尺度三維幾何尺寸測量技術(shù)可以對外形不規(guī)則的大型物體進行幾何量的精確測量,是現(xiàn)代測試技術(shù)中的一個重要分支。該技術(shù)己經(jīng)廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域,例如制造工業(yè)的在線檢測、虛擬現(xiàn)實哪、逆向工程、文物保護等。所謂大尺度,傳統(tǒng)意義上是指被測對象的尺寸超過500mm。然而隨著制造業(yè)工藝水平的不斷提高以及相關(guān)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展,許多情況下被測對象的尺寸遠遠超過了50Omm的范圍。例如在汽車制造工業(yè)!重型機電設(shè)備制造與安裝、古建筑與雕塑保護等應(yīng)用中,被測對象的

18、尺寸往往達到幾米甚至幾十米。由于這些被測對象尺寸大、移動困難,傳統(tǒng)的測量手段及設(shè)備很難對其進行高效率的全尺寸測量,這就對大尺度三維幾何尺寸測量方法提出了新的要求,具體包括: 第一,測量系統(tǒng)的量程應(yīng)具有較大的伸縮性以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景,同時在全量程內(nèi)又能夠保證足夠高的測量精度和測量效率。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。隨著量程的增大,測量精度和測量效率迅速下降。 第二,測量系統(tǒng)應(yīng)以被測物體為中心實現(xiàn)便攜式測量。在傳統(tǒng)的測量方法中為了實現(xiàn)全尺寸測量,常用的做法是將被測物固定在一個精密旋轉(zhuǎn)臺或平移臺上,測量裝置每次測量被測物體的局部三維形貌,最后將各個部分拼接起來。但是大型精

19、密旋轉(zhuǎn)臺或平移臺價格昂貴,并目_在許多應(yīng)用場景中缺乏安裝的場地和條件。使用以被測物體為中心的測量方法,被測物體在測量過程中保持靜止,由便攜式測量設(shè)備圍繞被測物體旋轉(zhuǎn)和位移,在不同的視角對被測物體的各個部分進行測量,并最終將測量結(jié)果統(tǒng)一到全局坐標系之下。第三,測量系統(tǒng)對于環(huán)境應(yīng)具有足夠的魯棒性。由于應(yīng)用場景的環(huán)境多變,溫度、濕度、光照以及機械震動均會對測量過程產(chǎn)生影響。測量系統(tǒng)必須能夠?qū)弓h(huán)境的影響,保證測量結(jié)果的精度和穩(wěn)定性。第四,測量系統(tǒng)應(yīng)采用非接觸式的測量方法。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(yīng)用受到限制,一方面盡管測量時探針與被測物之間的接觸

20、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;另一方面,接觸式測量往往意味著逐點測量,從而限制了測量效率。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(shù)的非接觸式三維測量方法。這種方法具有嚴謹?shù)睦碚摶A(chǔ),量程具有較大的彈性,測量精度和效率較高,對測量裝置與被測物體的空間關(guān)系無硬性要求,魯棒性好,可實現(xiàn)非接觸式測量,是解決大尺度三維幾何尺寸測量最具可行性的方案。目前相關(guān)技術(shù)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。國內(nèi)也有包括天津大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京郵電大學、大連理工

21、大學、燕山大學、上海交通大學、四川大學、東南大學、南京航空航天大學等許多院校和研究機構(gòu)對這一領(lǐng)域進行了研究,并在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用,但總體的研究水平尤其是實際應(yīng)用水平與國外仍有很大差距,特別是能夠同時滿足上述四個要求的相關(guān)技術(shù)尚未見報道。1.2 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。它通過探針沿導軌的直線運動來實現(xiàn)精確的坐標測量。它的優(yōu)點是測量準確、效率高、通用性好;但是這種技術(shù)屬于接觸式測量,不易準特征點。其對測量環(huán)境要求高,不適合便攜應(yīng)用。(2)經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)是

22、由二臺以上的高精度電子經(jīng)緯儀構(gòu)成的空間角度前方交會測量系統(tǒng),是在大尺度測量領(lǐng)域應(yīng)用最早和最多的一種系統(tǒng)。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;其不足是一般采用手動照準目標,逐點測量,測量速度慢,自動化程度不高。(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。其測量原理是在經(jīng)緯儀的基礎(chǔ)上加上一個測距系統(tǒng)從而構(gòu)成空間極(球)坐標測量系統(tǒng)。它是測繪行業(yè)應(yīng)用最廣和最通用的一種坐標測量機。典型的儀器如萊卡的TDA5005型全站儀,全站儀的局限之處在于需要在被測物體上安裝標志物配合測量,因而屬于接觸

23、式測量。(4)關(guān)節(jié)式坐標測量機關(guān)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。儀器由測量臂、碼盤、測頭等組成,各關(guān)節(jié)之間測量臂的長度是固定的,測量臂之間的轉(zhuǎn)動角可通過光柵編碼器實時得到。與三坐標測量機比較,關(guān)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。但由于關(guān)節(jié)臂長的限制,它的測量范圍有限。(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

24、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。一與GPS不同的是,室內(nèi)GPS采用室內(nèi)激光發(fā)射器來模擬衛(wèi)星;它不是通過距離交會,而是用角度交會的方法。與經(jīng)緯儀系統(tǒng)不同的是,它不是通過度盤來直接測量角度,而是通過接收紅外激光來間接得到角度值,因而就不再需要人眼去瞄準待測點了。(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)。實際測量時又可以分為單站距離、角度法和多站純距離法。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

25、小。光跟蹤儀的缺點類似全站儀,即需要標志物的配合。(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。由發(fā)射器向被測目標發(fā)射高頻聲波脈沖或經(jīng)過調(diào)制的聲波信號,聲波到達目標后被發(fā)射回來,由探測器接收。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。聲學測距己經(jīng)有許多便攜式的設(shè)備。但是聲學測距屬于單點測距,必須依靠特定的機械結(jié)構(gòu)才能夠?qū)崿F(xiàn)對三維場景掃描式的測量,因此測量時間較長。同時受制于聲波的頻率,單純的超聲波測距范圍為十數(shù)米,精度在1%左右,若采用復合型測距系統(tǒng),先用絕對距離法粗測,再用

26、相對距離法高精度測量,可以提高系統(tǒng)測量精度。(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。主要包括激光相位測距和激光脈沖測距腳。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0.lmm,測量范圍從2m一6Om?；诿}沖法測距的激光掃描儀精度較低,一般為毫米級,但是其測量范圍較相位測距要長。(9)計算機視覺測量計算機視覺技術(shù)是當今高新技術(shù)之一,在電子學!光電探測!圖像處理和計算機技術(shù)不斷成熟和完善的基礎(chǔ)上得到了突飛猛進的發(fā)展,并且己經(jīng)有廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)具有架設(shè)方便、非接觸、測量迅速、精度較高以及魯

27、棒性好等優(yōu)點?；谟嬎銠C視覺原理的德國GOM公司ATOSlll系列便攜式三維掃描儀。該系統(tǒng)最大掃描范圍為2mx2mx2m,測量精度lmm,測量時間25s。1.3視覺測量技術(shù)的主要應(yīng)用及發(fā)展趨勢 隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展與進步，視覺檢測技術(shù)日益成熟，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)學等各個領(lǐng)域。 1. 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 目前，視覺檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于瓜果品質(zhì)的無損檢測中。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(jié)論為利用數(shù)字圖像技術(shù)檢測蘋果損傷至少可以達到人工分級的精度。Rehkugler 和Krop 1986 年研究了利用視覺進行蘋果表面碰壓傷檢

28、測并依據(jù)蘋果標準進行了分組，研制成功了利用機器視覺進行缺陷檢測和分級的蘋果處理設(shè)備。國內(nèi)應(yīng)用視覺技術(shù)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(yīng)用計算機視覺技術(shù)進行芒果重量與其投影圖像的相互關(guān)系。此外，視覺檢測技術(shù)還廣泛應(yīng)用于對蔬菜、谷物、煙葉等的缺陷、類別及等級檢測中。 2. 在工業(yè)中的應(yīng)用 視覺檢測在汽車工業(yè)中的應(yīng)用已十分廣泛。美國三大汽車公司相繼與美國Michigan 大學和 Perceptron 公司合作，成功研制了用于對汽車零部件、分總成和總成產(chǎn)品進行尺寸控制的自動視覺檢測系統(tǒng)。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)

29、用于工業(yè)檢測中的一個較為典型的例子。國內(nèi)天津大學精密測試技術(shù)及儀器國家重點實驗室成功研制了 IVECO 白車身激光視覺檢測站和一汽大眾 Jieta 轎車白車身 100在線視覺檢測站及一汽解放新型卡車在線檢測站，實現(xiàn)了整車總成的三維尺寸自動在線測量。視覺技術(shù)在汽車零部件的尺寸檢測上也得到了廣泛的應(yīng)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(jié)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

30、法來檢測汽車制動零件，主要基于在圖像內(nèi)的一些關(guān)鍵點上進行一維灰度圖與已知的參考值來比較等。除此之外，視覺檢測技術(shù)在工業(yè)的各個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，如電子工業(yè)中印刷電路板、集成電路和光掩膜等的生產(chǎn)工藝流程中，通過對所獲得的圖像進行處理和識別來判斷制作線路的正誤，從而來保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量；冶金工業(yè)中鋼板表面的自動探傷、赤熱鋼板切割位置定位；玻璃制品行業(yè)中的產(chǎn)品檢測，如產(chǎn)品外形檢測（高度、直徑、不規(guī)則程度等）、內(nèi)部缺陷檢測（裂紋、氣泡等）；機械零件的自動識別及幾何尺寸測量、表面粗糙度和表面缺陷檢測；在現(xiàn)代制藥工業(yè)中，對藥品包裝的檢測及對藥片顏色、尺寸、形狀等的檢測；對磁磚等建筑裝飾材料的表面質(zhì)量及顏

31、色的檢測；用計算機視覺系統(tǒng)自動測量圓木的體積；基于計算機視覺的織物疵點的檢測；利用視覺技術(shù)對皮革缺陷的檢測等等。視覺測量技術(shù)是一種很有發(fā)展前途的自動檢測技術(shù)，可以實現(xiàn)智能化、柔性、快速和低成本的檢測。隨著計算機視覺理論研究不斷深入，視覺檢測將很快在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用。視覺測量技術(shù)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。 視覺檢測系統(tǒng)大多用在工業(yè)現(xiàn)場及工業(yè)生產(chǎn)線中，對于在線實時檢測，如何將視覺測量系統(tǒng)嵌入到生產(chǎn)線相應(yīng)的工序中，使測量速度與生產(chǎn)線節(jié)拍相一致，是視覺測量走上實際應(yīng)用的關(guān)鍵一步。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。因此，使用專

32、用硬件實現(xiàn)獨立于環(huán)境的處理算法，可大大提高圖像處理速度。 2). 實現(xiàn)智能化檢測。 從 CAD 系統(tǒng)中提取零件視覺模型與檢測信息（包括零件位置與方向、攝像機視角等），選定檢測項目、檢測點和檢測路徑，建立智能檢測規(guī)劃，并控制工業(yè)機器人抓取零件并放置到合適的位置進行檢測。 3). 實現(xiàn)高精度檢測。 與視覺系統(tǒng)相比，坐標測量機（Coordinate Measurement Machine，CMM ） 在檢測精度和測量空間范圍上占有很大優(yōu)勢，因此，基于 CMM 的視覺檢測系統(tǒng)已經(jīng)成為視覺檢測技術(shù)的一種新趨勢。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)

33、，完成機器坐標系、零件坐標系、攝像機坐標系之間的轉(zhuǎn)換，幫助 CMM 實現(xiàn)檢測路徑自動形成與測量結(jié)果判斷。同時深入研究亞像素定位技術(shù)，使之應(yīng)用到實際的檢測系統(tǒng)中，以提高檢測精度和降低系統(tǒng)成本。 4). 計算機視覺柔性檢測技術(shù)。 目前幾乎所有的計算機視覺檢測系統(tǒng)都只適用于解決特定的檢測任務(wù)，建立一種較為通用的視覺檢測系統(tǒng)，以適用于不同條件下的檢測任務(wù)，進而實現(xiàn)對目標進行。完全檢測。，是目前和將來視覺檢測系統(tǒng)的一個發(fā)展方向。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(yīng)用。 視覺測量技術(shù)作為一種新興的檢測技術(shù)，現(xiàn)代工業(yè)為其提供了巨大的需求空間。工業(yè)檢測的復雜性和多樣性，也必

34、然使工業(yè)圖像檢測技術(shù)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(lǐng)域?？傊?，隨著計算機視覺技術(shù)自身的成熟和發(fā)展，計算機視覺測量技術(shù)必將在現(xiàn)代和未來制造企業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。1.4 論文的主要研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu) 視覺測量技術(shù)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(shù)，本文結(jié)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(shù)方案,分析檢測系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu),設(shè)計運動控制系統(tǒng),開發(fā)相應(yīng)的運動控制軟件，逐步建立并且完善系統(tǒng)的方案設(shè)計。同時利用試驗樣機，對底盤大梁試

35、樣進行檢測試驗研究,分析運動速度對檢測結(jié)果的影響關(guān)系,最終完成汽車底盤大梁在線視覺測量系統(tǒng)試驗研究。 第一章為 引言部分。主要介紹了視覺測量技術(shù)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，以及視覺測量的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用。同時闡述了本文的主要研究內(nèi)容和本文的文章結(jié)構(gòu)。第二章 主要具體介紹本文采用的汽車底盤大梁視覺動態(tài)測量系統(tǒng)原理及選用的硬件和軟件結(jié)構(gòu)。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。主要詳細介紹了圖像數(shù)字模型，圖像的去噪，圖像邊緣檢測的幾種算法及圖像復原的方法。第四章 主要是圖像拼接技術(shù)，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。 第五章 全文工作總結(jié)。第二章 視覺測量系

36、統(tǒng)原理2.1 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(shù)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(shù),即計算機視覺。計算機視覺測量技術(shù)是計算機視覺理論在工業(yè)生產(chǎn)中的重要應(yīng)用之一,視覺檢測的大量程、大視場、非接觸、高精度、無損檢測等特點,使其發(fā)展前景廣闊。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。視覺檢測系統(tǒng)的任務(wù)是由二維圖像感知環(huán)境三維信息,視覺檢測系統(tǒng)應(yīng)該能從攝像機獲取的圖像信息出發(fā),計算三維環(huán)境物體的位置、形狀等幾何信息,并由此識別環(huán)境中

37、的物體。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(yīng)點的幾何位置有關(guān)。視覺測量技術(shù)按照照明方式和幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系的不同分為主動視覺檢測和被動視覺檢測兩類。被動視覺采用非結(jié)構(gòu)光照明,它是根據(jù)被測空間點在不同像面上的相關(guān)匹配關(guān)系,來獲得空間點的三維坐標:主動視覺是采用結(jié)構(gòu)光照明,通過結(jié)構(gòu)光在被測物體上的精確定位來獲取被測信息。在視覺測量中,用激光作光源可產(chǎn)生各種結(jié)構(gòu)光:點結(jié)構(gòu)光、線結(jié)構(gòu)光、及多線結(jié)構(gòu)光,用一個和多個CCD攝像機來接收,通過一定算法來獲取結(jié)構(gòu)光所攜帶的被測物體的三維信息。把由結(jié)構(gòu)光和CDC攝像機組成的測量裝置稱為激光視覺傳感器。按激光產(chǎn)生結(jié)

38、構(gòu)光的形式,激光視覺傳感器可分為點結(jié)構(gòu)光傳感器、線結(jié)構(gòu)光傳感器、及多線結(jié)構(gòu)光傳感器。(1)點結(jié)構(gòu)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。(2)線結(jié)構(gòu)光傳感器:半導體激光器產(chǎn)生的激光經(jīng)柱面鏡變成線結(jié)構(gòu)光,投射到被測區(qū)域形成一激光帶,用面陣CDC攝像機接收散射光,從而獲得被測表面區(qū)域的截面形狀或輪廓。(3)多線結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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。2.2 系

39、統(tǒng)的原理介紹根據(jù)測量的實際需要,本測量系統(tǒng)光源采用LED面光源。即測量時,移動CCD照相機到達指點位置（通過接近開關(guān)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)。到達結(jié)束位置后，CCD照相機再往回移動進行第二次測量保證精確度。底盤大梁尺寸和孔徑CCD采集圖像圖像預處理圖像去噪，還原，拼接等一系列操作數(shù)據(jù)采集卡圖像傳入PC大梁孔徑提取 數(shù)據(jù)處理參數(shù)顯示 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。由于要實現(xiàn)模擬動態(tài)測量的實驗研究,所以硬件部分還包括傳動裝置?，F(xiàn)場實際狀況如圖所示。2.3各部分硬件功

40、能簡介有測量系統(tǒng)硬件的選擇,主要針對從前端的圖像信息傳感組成到末端的計算機。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。2.3.1硬件組成通常情況下，汽車縱梁尺寸機器視覺在線自動檢測系統(tǒng)的硬件部分指的數(shù)字圖像采集部分，主要由光源、光強傳感器、接近開關(guān)傳感器、工業(yè)CCD、計算機、圖像采集卡、圖像儲存單元等設(shè)備出口組成。其硬件設(shè)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(shù)；且對體積較大的縱梁進行在線檢測。所以一方面為了減少拼接時的運算量，提高拼接速度，確保前后兩幅圖像序列有一定的重疊區(qū)域。另一方面

41、，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。結(jié)合這種實際的應(yīng)用需求和當前的技術(shù)發(fā)展狀況，在前人工作的基礎(chǔ)上設(shè)計了汽車縱梁裝配工藝孔機器視覺在線自動檢測系統(tǒng)，其主要的功能是通過輸入設(shè)備(光學子系統(tǒng)、CCD攝像頭、圖像采集卡)對監(jiān)控的對像進行圖像采集，然后由主計算機控制存儲到存儲設(shè)備中，并且經(jīng)過計算機軟件處理系統(tǒng)的分析、處理之后，輸出相應(yīng)的信息到輸出設(shè)備。2.3.1 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(yīng)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，

42、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。沒有一種通用照明系統(tǒng)能夠適用于任何類型的工作模式，因此為了在有限條件下達到最大的穩(wěn)定性，從現(xiàn)有的各種照明系統(tǒng)中，選擇適合應(yīng)用目的的最佳照明光源是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵步驟之一。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。但是，這些光源的一個最大缺點是光能不能保持穩(wěn)定。對于汽車裝配工藝孔在線檢測系統(tǒng)來說，因為光源以常亮照明方式連續(xù)工作，它必須具有很長的壽命，且發(fā)光穩(wěn)定，功耗較低，因此需要選擇LED(Light Emitting Dio

43、de)光源。照明方式選擇在所述長槽內(nèi)位于該導光板外側(cè)位置還卡設(shè)有用以發(fā)散經(jīng)導光板傳出的光線擴散片。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)約能源等多種優(yōu)點。與傳統(tǒng)的燈具相比，具有節(jié)能：省電55%；環(huán)保：光源無有害物質(zhì)，且能回收；使用壽命長：達5萬小時。 與目前用點光源做成的LED燈具相比，具有散熱效果好，光衰低，真正達到5萬小時以上的長壽；面光源做成的燈具，在二次配光時，能隨意控制光照射的角度，避免光的浪費和污染；由于體積小，面光源能做成造型更美觀的燈具。本檢測系統(tǒng)中照明系統(tǒng)的選擇應(yīng)遵循的原則首先要使被測部分或特征清楚的周圍的背景區(qū)分開來。例如，使兩者的灰度值的差別盡可能地大，盡量增強被測部分或特征的邊緣的

44、對比度等，如果可以把欲檢測的物體和背景清楚的分開，那么就可以大大減少圖像處理算法的復雜性，從而減少圖像處理的運算時間，也可以減少軟件開發(fā)的時間和難度。再者要減少反射，這樣可以減少由于光照而給圖像帶來的額外的噪聲，使汽車縱梁盡量以不失真的面貌成像，減少圖像處理算法的步驟，并要盡量屏蔽環(huán)境光線的影響。在實驗室中周圍環(huán)境光線是基本恒定的，而在工業(yè)現(xiàn)場則是時變的噪聲，例如，在白天和晚上環(huán)境光線就會發(fā)生很大的變化。采用封閉的照明方案或者增強光照強度就可以屏蔽周圍環(huán)境光線的影響。本機器視覺檢測對系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求很高，即要求每次拍攝的圖像質(zhì)量應(yīng)該是保證的，只有這樣，才能確保以后處理工作的有效性。如果認為不適

45、當?shù)膱D像采設(shè)備、照明系統(tǒng)可以被后續(xù)的圖像處理算法輕易的消除，那么就犯了一個十分嚴重的錯誤，其代價也是非常大的。因此照明光源的好壞直接影響著圖像的成像質(zhì)量、邊緣提取及圖像拼接的效果，以致影響最后的測量結(jié)果。光源的光強、光照穩(wěn)定性及均勻性等都會對系統(tǒng)的精度和重復性帶來很大的影響，有可能導致整個系統(tǒng)的設(shè)計失敗。在此基礎(chǔ)上，本檢測系統(tǒng)選用LED面光源。如圖所示：2.3.2 面陣CCDCCD(ChargeCoupledDeviee)即電荷藕合器件,是一種新型的固體成像器件,它是在大規(guī)模硅集成電路工藝基礎(chǔ)上研制而成的模擬集成電子芯片,它既具有光電轉(zhuǎn)換功能,又具有信號電荷的存儲!轉(zhuǎn)移和讀出功能。CCD器件本

46、身具有很多優(yōu)點:(1)CCD器件是一種固體化的器件,體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、壽命長；(2)圖像畸變小,尺寸重現(xiàn)性好；(3)具有較高的空間分辨率,光敏元間距的幾何尺寸精度高；(4)具有較高的光電靈敏度和較大的動態(tài)范圍。根據(jù)光敏像素的排列方式,CDC攝像器件可分為面陣CCD和線陣CCD兩大類。在計算機視覺測量技術(shù)中,CCD幾乎是不可缺少的圖像傳感器。被測對象的光信息通過光學成像系統(tǒng)成像于CCD的光敏表面,CCD的光敏象元將光強度轉(zhuǎn)換成電荷量,CCD在一定頻率的時鐘脈沖的驅(qū)動下,在其輸出端可以獲得被測對象的視頻信號。而在本測量系統(tǒng)中,應(yīng)用兩個CCD進行采集,是為了拍攝到完整的大梁輪廓曲線。

47、系統(tǒng)中所用的CCD攝像機為臺灣敏通公司生產(chǎn)的MTV一188lEX攝像機。該攝像機CCD像素為795(H)x596(V)(CCIR),照度)0.02Lux,自動快門1/25l/10,000se。(CCIR)。該攝像機使用的是SONY面陣CCD,ICX039DLA,它的光敏響應(yīng)靈敏度曲線(如圖),面陣CCD的光譜響應(yīng)靈敏度的峰值約位于入二51snm處,與正常人眼的明視覺光譜光視效率峰值比較接近。2.3.3 圖像采集卡圖像采集是機器視覺系統(tǒng)最前端環(huán)節(jié)，這個環(huán)節(jié)的任務(wù)主要是計算機從圖像采集硬件設(shè)各中得到圖像。圖像采集設(shè)備的分辨率決定了成像系統(tǒng)的分辨率。因此圖像采集設(shè)備的選擇是機器視覺系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。圖

48、像采集卡的作用就是把圖像信號經(jīng)過采樣，量化為圖像的數(shù)字信號，然后把數(shù)字式視頻信號送到幀存儲器或計算機存儲器中以進行處理。圖像采集卡是ALV視覺的一個重要環(huán)節(jié)。它一般具有以下功能模塊。(1)圖像信號的接收與AD轉(zhuǎn)換模塊，負責圖像信號的放大與數(shù)字化。有用于彩色或黑白圖像的采集卡，彩色輸入信號可分為復合信號或RGB分量信號。同時，不同的采集卡有不同的采集精度，一般有8Bit和lOBit兩種。(2)攝像機控制輸入輸出接口，主要負責協(xié)調(diào)攝像機進行同步或?qū)崿F(xiàn)異步重置拍照、定時拍照等。(3)總線接口，負責通過Pc機內(nèi)部總線高速輸出數(shù)字數(shù)據(jù)，一般是PCI接口，傳輸速率可高達130Mbps，完全能勝任高精度圖像

49、的實時傳輸，且占用較少的CPU時間。有的圖像采集卡同時還包括顯示模塊，負責高質(zhì)量的圖像實時顯示，通訊接口負責通訊。本檢測系統(tǒng)采用維視數(shù)字圖像技術(shù)有限公司的工業(yè)圖像采集卡，是一款成熟穩(wěn)定的高精度真彩色(黑白)實時工業(yè)圖像采集卡，硬件結(jié)構(gòu)和底層函數(shù)很穩(wěn)定，硬件兼容性能好，并能在各種專用及較惡劣的工作環(huán)境中穩(wěn)定地工作。它具有高清晰度、流暢的圖像畫面，運動圖像軟件處理，動態(tài)圖像采集效果好。獨特的視頻輸入濾波技術(shù)端口，極大地提高了圖像采集的清晰度和顯示速度；使用多片MY一200，可以做到多通道、多窗口同時實時地顯示視頻輸入信號，無需分時進。2.3.4 計算機將CCD采集到的圖像信息通過圖像采集卡送入計算

50、機,在計算機上設(shè)計測量系統(tǒng)的軟件部分,進行圖像預處理,信息提取和輪廓重建以及參數(shù)計算等功能。考慮到軟件對計算機性能要求比較高，本文采用inter I5 處理器 及 AMD Radeon HD 7640 顯卡 PC機。2.3.5 傳動裝置 在實驗室中對大梁進行動態(tài)測量,由于電動機在額定電壓下只能輸出固定轉(zhuǎn)速,而實際實驗中需要模擬大梁的不同速度傳送下對測量精度的影響,所以采用變頻器控制傳動裝置的工作速度,從而設(shè)定電動機的轉(zhuǎn)速,帶動傳動裝置以不同轉(zhuǎn)速運動。找出最優(yōu)速度。 2.3.6傳感器的選擇本檢測系統(tǒng)中圖像獲取系統(tǒng)的工作過程是這樣的，當流水線上的汽車縱梁到達傳感器的位置時，傳感器啟動壓下接觸式行程

51、開關(guān)發(fā)出到位信號；計算機通過中斷程序的運行讀出該信號，啟動照明及CCD攝像裝置；設(shè)定一定的間隔時間，就開始對流水線上的縱梁進行序列圖像采集。當整個縱梁都采集完畢后，攝像及照明裝置返回，在此期間，由計算機對采集到的圖像進行處理和拼接，由識別的結(jié)果發(fā)出合格與否的判斷信號，完成一個工作循環(huán)。因此在本檢測系統(tǒng)中就需要有二個傳感器：其一，接近開關(guān)傳感器，即設(shè)計一個自動化的傳感器控制裝置，檢測汽車縱梁的到來；其二，CCD攝相機，用來采集汽車縱梁裝配工藝孔的圖像的。接近開關(guān)傳感器在各類開關(guān)中，有一種對接近它的物件有。感知。能力的元件位移傳感器。利用位移傳感器對接近物體的敏感特性達到控制開關(guān)通或斷的目的，這就

52、是接近開關(guān)。接近開關(guān)動作靈敏、穩(wěn)定可靠。下面對幾種接近開關(guān)傳感器進行比較：1渦流式接近開關(guān)這種開關(guān)有時也叫電感式接近開關(guān)。它是利用導電物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的接近開關(guān)時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用到接近開關(guān)，使開關(guān)內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別有無導電物體接近，進而控制開關(guān)的通或斷。很顯然，此類接近開關(guān)只適用于對導電物體的接近探測與控制。2電容式接近開關(guān)這種開關(guān)的測量頭是構(gòu)成電容器的一個極板，而另一個極板是開關(guān)的外殼。這個外殼在測量中通常是接地或與設(shè)備相連。當物體移向接近開關(guān)時，無論是否導體，由于它的接近，總要使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路

53、狀態(tài)也發(fā)生變化，由此可控制開關(guān)的接通或斷開。3霍爾接近開關(guān)霍爾元件是一種磁傳感器元件。利用霍爾元件做成的開關(guān)，叫做霍爾開關(guān)。當磁性物體移近霍爾開關(guān)時，開關(guān)檢測面上的霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識別出附近有磁性物體存在，進而控制開關(guān)的通與斷。根據(jù)以上比較，針對汽車縱梁緩慢移動通過流水線而來這一工業(yè)現(xiàn)場實際需要，我們選用渦流式接近開關(guān)來檢測汽車縱梁的到來，它對環(huán)境的要求較低，響應(yīng)頻率高，抗環(huán)境干擾性能好，應(yīng)用范圍廣，價格較低。渦流式接近開關(guān)屬于一種有開關(guān)量輸出的位置傳感器，其工作原理由Lc高頻振蕩器和放大處理電路組成。當有金屬物體進入一個以一定頻率穩(wěn)定振蕩的高頻振蕩器的線圈磁場時，物

54、體內(nèi)部產(chǎn)生渦流損耗，對于鐵磁性金屬物體有磁滯損耗，使振蕩回路電阻增大，能量損耗增加，以致振蕩減弱直至終止。因此，在振蕩電路后而接上放大電路與輸出電路，就能檢測識別出有無金屬物體接近，并能給出相應(yīng)的控制信號去控制繼電器或其他電器，進而控制開關(guān)的接通或斷開，以達到控制目的。本檢測系統(tǒng)的汽車縱梁到位通過實例圖如下圖36所示。2.4軟件功能模塊介紹本檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計采用模塊化的設(shè)計思想并在windows XP環(huán)境下用Visual C+6.0來開發(fā)，使得程序結(jié)構(gòu)清晰，各模塊均完成一個獨立的功能，便于系統(tǒng)的功能擴展與維護。根據(jù)汽車縱梁裝配工藝孔機器視覺在線自動檢測系統(tǒng)的設(shè)計要求，在功能上可分為圖像攝取、圖

55、像處理、圖像拼接及模式識別管理等四個模塊：一圖像攝取模塊：實現(xiàn)檢測汽車縱梁到來及圖像采集功能。二圖像處理模塊：該模塊為本軟件的核心部分，完成圖像的點運算功能(如縮放、灰度拉伸、圖像反色、灰度均衡等)；圖像增強功能(如圖像平滑、中值濾波、梯度銳化、拉普拉斯銳化等)；圖像分析功能(如圖像的閾值分割等)、圖像的邊緣和輪廓檢測功能(如四種常用的邊緣檢測方法、輪廓提取、輪廓跟蹤等)，使圖像得到最佳視角，方便觀看，從而幫助用戶更方便地完成測量工作，減小誤差，使測量結(jié)果準確。三圖像拼接模塊：本檢測系統(tǒng)中由于汽車縱梁面積比CCD攝像機視角要大，所采集的每幅圖像都不能反映目標的全貌，在實際中可采集多幅圖像，通過

56、圖像拼接技術(shù)，將目標不同部分拼接到一幅圖像中來反映目標的整體特征。四模式識別管理模塊：該模塊包括判定模塊(合格品次品)、異常報警模塊、記錄存檔查詢模塊和報表生成打印模塊。1該模塊包括判定模塊：主要對縱梁裝配工藝孔標準樣本圖像進行預處理，提取關(guān)鍵的特征，建立特征庫。檢測圖像的相關(guān)特征是否和標準樣本的特征值相符，系統(tǒng)做出縱梁是否符合要求的識別結(jié)果。2異常報警模塊：當檢測系統(tǒng)發(fā)生異常情況時發(fā)出報警。3記錄存檔查詢模塊：完成圖像的存儲、打開、關(guān)閉、重新加載、退出、編輯、打印、復制等功能。4報表生成打印模塊：提供在線統(tǒng)計功能數(shù)據(jù)，可統(tǒng)計己檢測產(chǎn)品和不合格產(chǎn)品的數(shù)目，并能夠?qū)崟r打印輸出等。其框圖如圖2-5

57、所示：第三章圖像處理圖像在獲取的過程中，受各種因素的影響，如光源中光線強弱；圖像采集時，光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中，受到各種外界干擾而形成的噪聲；圖像獲取設(shè)備自身性能以及工作人員獲取圖像的熟練程度等，得到的圖像質(zhì)量在一定程度上不能盡如人意。為了不影響圖像識別和理解等后續(xù)處理，必須對獲取的圖像進行一定的預處理，處理圖像首先要去除圖像中的噪聲，減少噪聲帶來的干擾，然后提取出圖像的特征信息。依據(jù)這些特征信息，完成對圖像的識別理解，提取我們感興趣的信息，所以圖像的特征提取是圖像理解識別的前提，預處理是為特征提取做準備，這兩部分是計算機視覺技術(shù)的低層處理階段。3.1數(shù)字圖像的模型及其量化圖像是對客觀世界的一種映像。離散數(shù)學模型是數(shù)字圖像的最一般形式，盡管實際的圖像具有連續(xù)的形式，但它經(jīng)過采樣和量化后輸入計算機的總是它的離散形式。采樣，即在原始光學圖像的每個像素點位置上測量灰度值，將每個像素處的亮度轉(zhuǎn)換為與其成正比的電壓值，使圖像從空間位置連續(xù)的信號轉(zhuǎn)換成空間位置離散的信號：量化，即經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換將連續(xù)的灰度值用0-255之間的對應(yīng)整數(shù)值來表示。一幅數(shù)字圖像可以用矩陣形式表示為：f=f(x，y) (3-1)式中，x，y是平面的二維坐標