随科学技术的进步以及现代工业的需求,更高精度的测量方法已经成为测量科学发展的新方向。尤其当前制造业对产品规格的要求非常严格，高精度的三维测量技术对于监控产品质量的重要性日益增高。而传统的三维测量仪器会受到测量速度,设备成本以及测量方式的限制,已经满足不了现代工业的需求。现如今，机器视觉领域的三维测量技术已经逐步应用于精密测量领域。三维测量技术是机器视觉和图像处理相结合的一个研究方向，也是机器视觉中最热门的研究课题之一。与传统的测量设备不同，基于机器视觉和图像处理相结合的测量系统本质上是非接触式的，能够避免目标物体表面的磨损和变形等问题，且具有测量精度高，灵活性强以及可靠性高等优点。

通过研究双目视觉测量技术，本设计拟对制造业的中小型金属元件实现精确的三维测量，在双目视觉系统的基础上构建一套完整的三维测量系统。

在计算机视觉中，按照摄影机的数目，摄影测量系统可分为单目视觉测量系统，双目视觉测量系统和多目视觉测量系统。

单目视觉测量技术是利用一台摄像机进行图像拍摄，传输给计算机进行处理，具有结构简单、无需实现两摄像机特征点立体匹配等优势。单目视觉可实现对一维移动物体的检测，如目标运动状态的识别与监视等，但需要进行立体量时，需要配合结构光或者使摄像机移动才能对目标进行多角度拍摄。

双目立体视觉由两台摄像机、计算机、采集卡等设施组成，利用两台摄像机同一时间对同--景物进行拍摄，求取空间点在左右摄像机像面上对应的点,计算“视差”得到场景的深度信息，从而求取空间点的三维坐标。

多目视觉是利用多台摄像机进行检测。多目视觉测量需建立多种匹配，由于匹配误差的存在，会影响测量结果，而且由于采用多台摄像机，也在一定程度上增加了实验经费。

相比较而言，双目视觉测量技术具有其自身的优越性，近年来对于双目立体视觉的研究也取得了突破性进展，在虚拟现实、生物医学、工业检测等诸多领域获得广泛应用。

在国外，日本东京大学在对机器人进行研究时，将其整体姿态信息与双目立体视觉集合在--起，研制出了可以仿真机器人动态行走的导航系统。日本冈山大学将微操作器、立体显微镜、两台CCD摄像机集成在一起，研制了一种能够实现对操作处理进行视觉反馈的产品，该系统功能的实现主要通过立体显微镜控制微操作器。应用于对细胞进行操作，将基因注射到钟子等领域。美国微软公司与华盛顿大学共同研制的火星“探测者”号，研发了宽基线立体视觉系统，该系统可以实现“探测者”号可以在火星上即使是对相距几千万里仍然可以满足精确定位导航的要求。与传统的系统相比较，可以更加精确地绘制旁边的地貌特征，甚者更便捷的更精确的监测到更远的地形地貌。

在国内，许多院校、企业、科研机构等均对双目立体视觉测量技术进行了深入研究，并取得了广泛应用。浙江大学的学者研发了基于双目立体视觉测量原理和透视原理的机械系统，有效的实现了精度位姿和多自由度机械装置的动态的信息监测，只要求能够从两幅相互匹配的图像中获得标志点的空间坐标，这种方法处理时间短、可应用于动态目标的相关检测。天津大学的陈明舟基于主动光栅投影理论，利用双目视觉的理论获得被测自由曲面的外形，具有极高的测量精度。利用限制外极线的条件实现光栅边缘的匹配，采用样条拟合法对匹配进行优化。另外，国内重要的火星863计划运用投影光栅测量原理来测量人体的三维尺寸。开始通过两个摄像机搜集图像信息，借助计算机处理图像以此来获得有用的图像数据，最后通过实验获得的图像数据来分析人体图像上的扫描点以及重要的人体尺寸，比如身高、胸围、腹围。实验结果证明，该方法十分有效而且测量速度非常快，可达5s/人，具有很高的应用性。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究内容和目标