1.1　视觉测量

测量在现实生活中是必不可少的，如交通事故、刑事犯罪、建筑物、施工现场、机械设备的二次开发等。视觉测量是指从计算机视觉的角度出发，将计算机视觉应用于空间被测物体几何尺寸的测量和定位。视觉测量技术已广泛应用于在线产品测量[3,4]、远程测控[5]、工业[6-10]、医疗[11]、农业[12]、机械制造业[13]等领域。

目前，测量主要采用接触式测量[14]和非接触式测量[15-17]两种方法，采集被测物体的几何坐标数据。

1.1.1　接触式测量

接触式测量主要有两种方法：人工测量和仪器测量。最简单的接触式测量方法为人工测量，优点是测量过程简单；缺点是测量精度低、误差大、耗时，并且无法测量客观世界中一些形状复杂、体积大的物体。随着硬件技术的发展，各种测量设备陆续推出，仪器测量方法逐渐取代了人工测量方法，成为接触式测量常用的方法。在接触式测量仪器中，接触式三坐标测量机[14]（Coordinate Measure Machine，CMM）是一种典型的接触式测量设备，它主要采用机械探针等设备，通过预先编好的程序进行被测物体表面三维数据的测量。CMM测量一次只能获得被测物体表面上一点的坐标信息，因此具有测量精度高、测量时间长等特点。

接触式仪器测量方法具有测量方法稳定、被测对象易于定位、测量精度高等优点，因此对于被测物体内部设计不复杂、被测物体外形几何结构简单、被测物体体积不大的情况是一种非常有效的方法；接触式仪器测量方法的缺点是价格昂贵、测量速度慢、计算量大、测量过程烦琐，对测量对象及测量环境要求非常高，在软质表面无法进行测量。

1.1.2　非接触式测量

非接触式测量方法按照测量机制可分为3种：光学测量、声学测量及电磁学测量。常用的非接触式测量方法有激光三角扫描法[14]、基于相位偏移测量原理的莫尔条纹法[15]、工业CT断层扫描图像法[16]和视觉测量法[18]。

（1）激光三角扫描法是一种主动视觉测量方法，主要依据激光的投射进行被测物体的测量。依据激光投射方式的不同，激光三角扫描法可分为光点投射和光带投射，分别表示向被测物体投射一个激光光点或一条激光光带。采用激光三角扫描法获取被测物体的三维信息主要采用逐点测量或逐线测量。激光三角扫描法具有非接触、不损伤被测物体表面、结构简单、抗干扰能力强、测量精度高等优点，但该方法受测量环境的影响大、测量速度慢。

（2）基于相位偏移测量原理的莫尔条纹法的流程是：首先将光栅条纹投射到被测物体表面；然后依据被测物体表面的光栅相位变化获取被测物体的三维信息。基于相位偏移测量原理的莫尔条纹法具有测量精度高、测量速度快等优点，但该方法不适用于被测物体距离远、光照不易控制的环境。

（3）工业CT断层扫描图像法主要将X射线投射到被测物体进行断层扫描，然后建立断层界面图像，最后依据不同位置的断层界面图像建立被测物体的三维信息。这种方法具有能够测量被测物体内部结构、测量精度高等优点，但该测量方法造价高、获取被测物体的三维数据时间长、测量系统体积大。

（4）视觉测量法是将计算机视觉测量技术应用到测量过程的一种方法。视觉测量法主要依据多视几何，通过多幅图像之间的视差测量被测物体表面的三维信息。该方法具有测量过程简单、测量速度快等优点，但该方法的稳定性较差。

非接触式测量方法相比接触式测量方法，其优点是测量速度快，不需要进行逐点测量，对被测物体的材质、形状没有特殊要求；缺点是被测物体坐标定位困难，测量精度相对低，对被测对象零件表面特征的要求高。

对数据采集环境复杂、被测对象体积较大、成品颜色相近的被测物体进行测量，若采用接触式测量方法则存在以下问题：测量设备成本高，定位困难，测量速度慢，测量过程非常烦琐等。若采用非接触式测量方法中的激光三角扫描法、基于相位偏移测量原理的莫尔条纹法及工业CT断层扫描图像法，测量过程则存在以下问题：数据不易采集，数据采集速度慢；测量环境复杂，且由于环境、噪声等因素的影响，在很多情况下无法测量等。

视觉测量相较于其他测量方法具有很大优势：首先，视觉测量过程简单，并且不受被测物体形状、体积的限制；其次，数据采集工具简单，不受被测物体位置的限制；再次，视觉测量过程所需要的设备简单、价格低廉；最后，所获得的测量信息可数据化保护，重复使用。因此，基于视觉的测量受到广大研究人员的关注。