一、引　言

　　工件三維曲面或三維輪廓測量技術廣泛應用于工業、科研、國防等領域。汽車車身、飛機機身、輪船船體、汽輪機葉片等加工制造中的在線檢測，特別是大型工件的曲面檢測一直是生產中的關鍵技術難題。該類工件在車間條件下一般采用靠模法測量，但可測截面少，測量精度低；在計量室條件下采用三坐標測量機測量雖然精度較高，但數據采集速度慢，測量成本高，且難于實現在線測量。鑒于接觸式測量方法的局限性，激光三角法、莫爾投影法、工業視覺測量法等多種非接觸測量方法日益受到重視，其應用也漸趨廣泛。
　　工業視覺測量技術（或稱數字近場攝影測量技術）是一種立體視覺測量技術^［1］，其測量系統結構簡單，便于移動，數據采集快速、便捷，操作方便，測量成本較低，且具有在線、實時三維測量的潛力，尤其適合于三維空間點位、尺寸或大型工件輪廓的檢測。

二、測量原理

　　利用CCD攝像機可以獲得三維物體的二維圖像，即可以實現實際空間坐標系與攝像機平面坐標系之間的透視變換。通過由多個攝像機從不同方向拍攝的兩幀（或兩幀以上）的二維圖像，即可綜合測出物體的三維曲面輪廓或三維空間點位、尺寸。
　　為便于說明，設物空間坐標系為O-XYZ，CCD像面的像平面坐標系為o-xy。
　　現以雙攝像機為例說明系統的透視變換關系。如圖1所示，P為任一空間三維物點，設該點的物空間坐標為P（X，Y，Z），其在攝像機Ⅰ和攝像機ⅡCCD像面上的像點坐標分別為P₁（x₁，y₁）和P₂（x₂，y₂）。

圖1　物空間坐標系和雙攝像機的像平面坐標系

　　對于攝像機Ⅰ，像點坐標與物點坐標的變換關系為^［2］

       （1）

　　其中w₁為非零參數，a₁，a₂，…，a₁₁為系統變換矩陣的元素，與攝像機Ⅰ的安放位置及成像系統Ⅰ的參數有關，可通過系統定標來確定。
　　對于攝像機Ⅱ，像點坐標與物點坐標的變換關系為

       （2）

　　其中w₂為非零參數，b₁，b₂，…，b₁₁為系統變換矩陣的元素，與攝像機Ⅱ的安放位置及成像系統Ⅱ的參數有關，也可通過系統定標來確定。
　　式（1）和式（2）可分別化為

（3<