一、引　言

　　工件三維曲面或三維輪廓測量技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、科研、國防等領(lǐng)域。汽車車身、飛機(jī)機(jī)身、輪船船體、汽輪機(jī)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(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)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(biāo)測量機(jī)測量雖然精度較高，但數(shù)據(jù)采集速度慢，測量成本高，且難于實現(xiàn)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(yè)視覺測量法等多種非接觸測量方法日益受到重視，其應(yīng)用也漸趨廣泛。
　　工業(yè)視覺測量技術(shù)（或稱數(shù)字近場攝影測量技術(shù)）是一種立體視覺測量技術(shù)^［1］，其測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于移動，數(shù)據(jù)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(diǎn)位、尺寸或大型工件輪廓的檢測。

二、測量原理

　　利用CCD攝像機(jī)可以獲得三維物體的二維圖像，即可以實現(xiàn)實際空間坐標(biāo)系與攝像機(jī)平面坐標(biāo)系之間的透視變換。通過由多個攝像機(jī)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(diǎn)位、尺寸。
　　為便于說明，設(shè)物空間坐標(biāo)系為O-XYZ，CCD像面的像平面坐標(biāo)系為o-xy。
　　現(xiàn)以雙攝像機(jī)為例說明系統(tǒng)的透視變換關(guān)系。如圖1所示，P為任一空間三維物點(diǎn)，設(shè)該點(diǎn)的物空間坐標(biāo)為P（X，Y，Z），其在攝像機(jī)Ⅰ和攝像機(jī)ⅡCCD像面上的像點(diǎn)坐標(biāo)分別為P₁（x₁，y₁）和P₂（x₂，y₂）。

圖1　物空間坐標(biāo)系和雙攝像機(jī)的像平面坐標(biāo)系

　　對于攝像機(jī)Ⅰ，像點(diǎn)坐標(biāo)與物點(diǎn)坐標(biāo)的變換關(guān)系為^［2］

       （1）

　　其中w₁為非零參數(shù)，a₁，a₂，…，a₁₁為系統(tǒng)變換矩陣的元素，與攝像機(jī)Ⅰ的安放位置及成像系統(tǒng)Ⅰ的參數(shù)有關(guān)，可通過系統(tǒng)定標(biāo)來確定。
　　對于攝像機(jī)Ⅱ，像點(diǎn)坐標(biāo)與物點(diǎn)坐標(biāo)的變換關(guān)系為

       （2）

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

（3<