視覺測量
關注創建者：風_4794 創建時間：2017-03-06
視覺測量的實例教程
1 概述
以DIC為主的視覺測量技術已經是結構物變形非接觸測量的首要選擇，而隨著測量對象的體量越來越大，DIC已經開始應用于現場的大型結構遠距離變形監測，如大型橋梁和建筑物[1, 2]，甚至觀測距離已經達到1km，位移測量精度已經達到2mm，但是其中的折光校正問題卻很少被提及，測量時間也只是短時間的，這其中有土木人員對折光的認識不充分的原因，也有視覺測量中遮光問題太過復雜的原因。本文將詳細闡述視覺測量中折光現象。
2. 大氣折光現象
基于視覺的測量方法都需要利用感光傳感器獲取物體反射或輻射出來的光，然后利用圖像處理方法獲得測量對象的位移。物體反射或輻射出來的光在均勻介質中的傳播是一條直線，但是當介質不均勻的時候，光的傳播路線不再是一條直線。
在太陽高度角的變化過程中，地面和空氣中的溫度會呈現大致周期的變化，且空氣的溫度與距離地面的高度具有一定相關性。當光的傳播路徑上的溫度梯度不為0時，光線會沿曲線傳播，當溫度梯度恒定時，曲線的曲率也是恒定的。實際的情況往往更加復雜，比如風、地面植被、空氣湍流的影響，這些因素會導致光的路徑異常復雜。在太陽強烈的時候，折射異常明顯，除了折光現象，在相機中看到的畫面會有影跳的現象，這實際上說明折光有高頻成分和低頻成分，這兩種情況只能分別處理。
以DIC測量方法為例，本人進行過100m測距下的長時間觀測實驗，實驗數據如下，相機與觀測標志的高差在小于50cm，一共觀測了十來天，這是其中一天的數據，而且光照強度不是非常大。在一天中，測量對象的漂移是非常大的，會極大的影響測量結果的準確性。在近距離下有熱氣流影響的DIC位移測量試驗中，DIC的測量誤差明顯受到熱氣流的影響[3]。
3.
展開 2026華南國際工業博覽會
2026第29屆華南國際工業自動化暨機器視覺展
時間： 2026年6月10-12日
地點：深圳國際會展中心（寶安新館）
展示產品：工業自動化、機器視覺、機器人、激光、數控機床與金屬加工、測試測量、新一代信息技術與應用、工業互聯網、CMM電子制造自動化
漢諾威米蘭展覽（上海）有限公司 漢諾威米蘭星之球展覽（深圳）有限公司 東浩蘭生會展（深圳）有限公司 深圳東浩蘭生惠智展覽有限公司
1、華南地區不容錯過的工業博覽會
響應粵港澳大灣區發展戰略，“華南自動化展”于2020年全面升級為“華南國際工業博覽會”。全面升級的展會將融合“德國漢諾威工業博覽會”和“中國國際工業博覽會”的優勢主題，提速智能制造行業轉型升級，為華南乃至整個亞太地區工業發展推波助瀾，將有助于您在中國快速增長的智能制造行業開拓新的商機。
2、產業鏈上下游交叉互動，助力上下游產業協同發展
“華南國際工業自動化展覽會”是華南地區頗具人氣的自動化展之一，自1997年創立以來，華南自動化展伴隨著珠三角經濟圈的騰飛，奠定了堅實的產業基礎和廣闊的市場需求，將于今年迎來第28屆盛會。2025年華南工博會將更進一步整合和迭代旗下主題展，帶來包括工業自動化展、機器視覺展、激光技術展、數控機床與金屬加工展、機器人展、新一代信息技術與應用展、工業互聯網展、測試測量展、CMM電子制造自動化& 資源展在內的八大主題展區完整呈現智能工業產業鏈中的創新技術、產品及解決方案。展會以打造行業內一站式交流合作平臺為目標，助力上下游產業協同發展。
展開 圖1 圖像的三個數字特征（a）均勻區域（b）圖像邊緣（c）圖像角
近年來，視覺SLAM算法發展迅速。SLAM的研究起源于1986年召開的ieee-icpa會議。M. Monte Carlo et al. 提出了一種快速SLAM方法，該方法分為特征標記的定位和位置估計兩個過程。特征標記的觀測信息相互獨立，只與機器人當前的位姿有關。西班牙薩拉戈薩大學的Mur ARTA提出了一種orb-SLAM方法。orb-SLAM方法的核心是在整個視覺導航中使用orb特征作為全局特征，包括視覺里程計、跟蹤和環路檢測三個部分。它配備了單目、雙目和RGB相機接口。由于缺乏全球定位，SLAM技術受到越來越多的定位誤差影響。單目SLAM算法在機器人高速運動時會出現尺度不確定的問題。很快，閉環誤差將變得太大而無法解決。
為了解決這個問題，人們還提出加攝像頭生成雙目SLAM，或者加IMU生成耦合視覺慣性導航定位系統。初始粒子的位置可以通過視覺測量算法測量的運動變化來跟蹤，而不是在沒有測量的情況下隨機移動它們。使用視覺測量算法可以減少粒子集生成過程的搜索空間。圖2顯示了從圖像序列計算的變換。
圖2 視覺測量算法粒子跟蹤示意圖
基于粒子濾波的定位方法可以達到更好的定位精度。定位算法采用迭代過程不斷更新粒子，在長時間飛行過程中可能導致位精度不穩定。
展開 摘要
本文提出的立體視覺+慣導+激光雷達的SLAM系統，在比如隧道一些復雜場景下能夠實現良好性能。VIL-SLAM通過將緊密耦合的立體視覺慣性里程計（VIO）與激光雷達建圖和激光雷達增強視覺環路閉合相結合來實現這一目標。該系統實時生成環閉合校正的6自由度激光雷達姿態和接近實時的1cm體素稠密點云。與最先進的激光雷達方法相比，VIL-SLAM顯示了更高的精確度和魯棒性。
（a）傳感器設備（b）構建室外場景模型
主要內容
VIL-SLAM系統圖。傳感器為灰色，模塊為綠色。箭頭指示消息在系統中的流動方式。深色粗箭頭表示系統實時輸出，淺色粗箭頭表示近實時后處理生成的輸出。
系統有四個模塊，如圖2所示。視覺前端從立體攝像機獲取立體圖像。它執行幀到幀的跟蹤和立體幀匹配，并輸出立體匹配結果作為視覺測量。立體VIO采用立體匹配和IMU測量，在位姿圖上執行IMU預積分和平滑緊耦合結果。該模塊根據IMU和攝像機輸出VIO姿態。LiDAR建圖模塊使用VIO的運動估計，并執行LiDAR點去噪和掃描以進行地圖配準。回環閉合模塊進行視覺環路檢測和初始環路約束估計，并通過稀疏點云ICP對準進一步精細配準。對約束所有LiDAR姿態的全局姿態圖進行增量式優化，得到全局修正軌跡和實時LiDAR姿態修正。它們被送回激光雷達建圖模塊進行地圖更新和重新定位。
展開 無人機的海拔高度信息一般通過氣壓計、GPS等測量得到，無人機相對于地面高度，可以使用聲納測距、激光測距、微波雷達測距、以及機器視覺測量方法等方式得到。對于地面高度測距基本采用超聲波傳感器。
無人機采用超聲波傳感器就是利用超聲波碰到其他物質會反彈這一特性，進行高度控制。前面就提到過近地面的時候，利用氣壓傳感器是無法應對的。但是利用超聲波傳感器在近地面就能夠實現高度控制。這樣一來氣壓傳感器同超聲波傳感器一結合，就可以實現無人機無論是在高空還是低空都能夠平穩飛行。但是，超聲波在無人機避障系統的應用中也有比較明顯的干擾問題。其次，如果物體表面反射超聲波的能力不足，避障系統的有效距離就會降低，安全隱患會顯著提高。一般來說，超聲波的有效距離是5米，對應的反射物體材質是水泥地板，如果材質不是平面光滑的固體物，比如說地毯，那么超聲波的反射和接收就會出問題。為解決此外問題工采網提供使用MaxBotix 超聲波避障傳感器 - MB1043。
超聲波避障傳感器MB1043 MB1033是一款高分辨率（1mm）、高精度低功耗的超聲波傳感器，它在設計上，不僅對干擾噪音做了處理，具備抗噪音干擾能力。而且對于大小不同的目標，和變化的供電電壓，做了靈敏度的補償。另外還具備標準的的內部溫度補償，使得測量出來的距離數據更加精準。應用于室內環境，它是一款很不錯的低成本解決方案！
超聲波避障傳感器 MB1043 MB1033 特點：
體積小低成本方案
高分辨率可達1mm
可測距離長達5米
多種輸出方式，包括脈寬、模擬電壓、串口
低功耗適合電池供電系統，3.3伏供電僅有2.5mA電流
抗噪音
對大小變化的目標和工作電壓各有補償
標準內部溫度補償和可選的外部溫度補償
操作溫度從0?C + 65?C
展開 
視覺測量的相關專題、標簽、搜索
視覺測量的最新內容
2026華南國際工業博覽會
2026第29屆華南國際工業自動化暨機器視覺展
時間： 2026年6月10-12日
地點：深圳國際會展中心（寶安新館）
展示產品：工業自動化、機器視覺、機器人、激光、數控機床與金屬加工、測試測量、新一代信息技術與應用、工業互聯網、CMM電子制造自動化
漢諾威米蘭展覽（上海）有限公司 漢諾威米蘭星之球展覽（深圳）有限公司 東浩蘭生會展（深圳）有限公司
邊坡生態植被恢復、保護植物品種選配;道路邊坡柔性被動防護產品落石沖擊試驗系統;邊坡巖體結構與綠化過程中優化固坡方案;預應力錨索技術在邊坡中的應用;公路滑坡防治設計系統;邊坡(滑坡)監測與預警技術;BIM在邊坡工程中的應用;邊坡自動化監測太陽能供電系統、邊坡防護、滑坡治理新方法、新技術、新材料等;
2.邊坡監測展區：地面沉降監測設備、滑坡預測預報設備和地下管線探測儀、傾斜計、滲壓計、電纜測試儀、機器視覺測量儀
在基于機器視覺的影像測量中，一些復雜特征傳統測量需要人工手動選點測量，不僅易受到人為因素的干擾，而且極大的降低測量效率，提高了人力成本和生產成本。AI影像測量技術運用先進的機器視覺和深度學習算法，可快速、準確地自動識別出目標特征，使得測量過程實現智能化、無人化。
中圖閃測儀基于機器視覺的自動測量技術，采用雙遠心高分辨率光學鏡頭，將產品影像經過拍照后調整至合適大小后，再通過圖像處理軟件進行分析，即可得到產品的尺寸數據，同時完成對尺寸公差的評價。這種非接觸式的測量方式，不僅能夠大大提高測量效率，還能減少人為因素對測量結果的影響，保證測量的準確性和穩定性。
如EyeScan跟蹤式激光掃描系統，采用視覺動態跟蹤測量技術，可實時跟蹤定位掃描頭的空間位置，無需貼點即可完成高精度動態三維測量，可滿足質量控制、產品開發、逆向工程、自動化測量等多樣需求。在汽車制造領域，助力產品開發、優化設計、生產制造、檢測等。
這些3D測量儀器在汽車制造領域中發揮著重要的作用，它們可以滿足各種不同的測量需求，為汽車制造的質量控制和精度提高提供了重要的保障。
這些測量結果輔以立體視覺測量值，這些測量值記錄了模型上不同位置的三維位移。最后，在橋體滑動軌道和振動臺間插入六軸力傳感器，以記錄在橋體及其支撐結構之間界面處的力。
在施加動態應力之前，進行了不同的特征測試以明確模型中各元素的行為，及模型整體的行為。這些特征測試基于白噪聲及力錘激勵完成。
接著，不同的動力學載荷被施加在振動臺上：
首先施加基本荷載，振動臺快速單向移動。
主要產品包括視覺測量裝備、視覺檢測裝備、視覺制程裝備、智能網聯方案等，面向消費電子、半導體、PCB、新能源、新汽車、智能駕駛領域。
? 矩子科技
上海矩子科技股份有限公司（簡稱矩子科技，股票代碼300802）成立于2007年，公司致力于成為全球技術領先的專業視覺智能設備制造商，主要產品包括機器視覺設備、控制線纜組件、控制單元及設備。
無人機的海拔高度信息一般通過氣壓計、GPS等測量得到，無人機相對于地面高度，可以使用聲納測距、激光測距、微波雷達測距、以及機器視覺測量方法等方式得到。對于地面高度測距基本采用超聲波傳感器。
無人機采用超聲波傳感器就是利用超聲波碰到其他物質會反彈這一特性，進行高度控制。前面就提到過近地面的時候，利用氣壓傳感器是無法應對的。但是利用超聲波傳感器在近地面就能夠實現高度控制。
它既有光電產品視覺成像和測量精度高的特點，又具有雷達產品同時測量多個目標形成三維信息的優勢，可實現周邊360°全景紅外成像、目標排序和多目標三維定位。
盡管相機出廠時都標有一些標準參數，但這些參數一般不夠精確，很難直接在三維重建和視覺測量中應用。所以，為了提高三維重建的精度，需要對這些相機內參數（intrinsic parameters）進行估計。估計相機的內參數的過程，稱為相機標定。在文獻中，有時把估計相機在給定物體坐標系下的坐標，或相機之間相互之間的位置關系，稱為相機外參數（extrinsic parameters）標定。
