现代工业生产和生活离不开圆柱体工件,常见的有转轴、滚筒等。随着科技和工业的不断发展,制造业需要更加精密的圆柱体工件。高精度的圆柱体工件能够减少机器的机械磨损、延长机器寿命。目前,仍然有很多工业场合用人工接触测量来测量工件的直径,人工测量效率很低,不能适应现代工业的高速、自动化生产。常用的非接触测径方法大致分为投影测径、成像测径、激光扫描测径,其中成像测径是本课题的研究内容。成像测径是指通过机器视觉系统对被测物进行成像,并对图像中被测物的像的大小进行计算,最后通过成像系统的光学放大率反推出被测物的直径的测径方法。在光电视觉测量系统中,为了减小镜头畸变和镜头放大倍率对测量精度的影响,往往需要普通工业镜头与标定板的组合有意识地通过软件算法来校正这些影响。但是在某些场合是无法采用这种组合来进行校正的。远心镜头相比普通工业镜头,具有低畸变、高景深、高分辨率等特性,所以远心光电视觉测量系统在机器视觉的测量领域中占据着极其重要的位置。本课题以远心光学测量系统为背景,首先分析了光滑金属膜圆柱体在平面朗伯体为背景光时的边缘光线反射情况,然后又分析了光滑金属膜圆柱体在远心光源为背景光时的边缘光线反射情况,从而在理论上推导出两种不同背景光情况下圆柱体边缘的光强分布。而光滑金属膜圆柱体边缘某一点的光强和图像对应点的灰度值又有对应关系,所以通过分析能得到圆柱体边缘的理论灰度值分布,从而建立光滑金属膜圆柱体在两种背景光照射下的边缘反射模型。随后对两种不同背光照射下光滑金属膜圆柱体的图像进行分析,通过图像得到光滑金属膜圆柱体边缘的过渡区像素个数,进而通过放大率关系求出图像边缘过渡区的大小;然后从图像二值化得到的圆柱体半径开始,按照一定步长代入圆柱体半径值,求出理论过渡区大小。当理论边缘过渡区大小等于或最接近图像实际边缘区大小时,取此时的半径为圆柱体的半径。由此,通过边缘反射模型求出光滑金属膜圆柱体的半径,最后在不同的光学放大率下验证边缘反射模型的有效性。理论分析及实验表明,利用边缘反射模型确定光滑金属膜圆柱体图像的边缘比传统的图像二值化算法更加准确,使测量结果精确到微米级,提高了测量的精度。