面向高端装备用关键零部件的高效、节材、节能锻造的迫切需求,准确、及时地对大型锻件的热态几何参数进行在线测量是改善锻造工艺、提高加工精度和生产效率的必要手段。目前,现有的锻件测量方法可分为接触式和非接触测量两类,人工接触式测量法具有测量效率低、精度差、操作人员安全难保证的问题,而现有的激光扫描、机器视觉等非接触测量方法存在测量效率低、环境适应性差等问题,难以满足在线测量的需求。因此,急需研究大型热态锻件在线测量关键技术,实现大型锻件三维几何参数的精确、快速、实时测量。本文针对大型高温锻件视觉测量中采集的锻件特征图像存在难获取、易失真、还原精度差导致无法满足锻件精确、可靠测量的问题,对大型热态锻件视觉测量中图像处理关键技术展开相关研究。实现大型热态锻件特征参数非接触准确高效测量,具体研究内容如下:(1)鉴于锻造现场高温辐射、粉尘等因素导致高温锻件温度时变、采集图像难以真实反映锻件几何特征的难题,建立了基于目标区域光条信噪比的图像质量评价模型;提出基于最小图像信噪比约束的锻件图像采集方法,有效的抑制了锻件辐射强光的影响。针对锻件高温辐射光急剧变化导致特征信息无法清晰采集的问题,揭示不同测量条件下光条清晰度与辅助激光照度、锻件辐射光照度、环境光强之间的关联关系,提出基于最小信噪比的激光光强自适应的图像采集方法,实现高温区锻件特征图像的清晰采集。最终形成了“锻件强光高效抑制、激光光强可控成像”的大型锻件图像采集方法,实现了800℃～1250℃温度下高温锻件特征图像清晰采集。(2)面对测量系统镜头畸变及系统温度变化产生热影响误差导致测量系统精度无法长时间保证的问题,对测量系统镜头畸变、锻件特征图像热影响误差补偿方法展开研究。提出了基于纯平移两视图几何的镜头畸变矫正方法,避免了镜头畸变对系统热影响误差产生影响。通过实验研究分别揭示了相机自发热与镜头受热辐射后温度变化量与像点偏移误差之间的关系,发现相机通过预热后不会再引入偏移误差,进一步分析了镜头表面温度与像点偏移误差之间的变化规律后,建立了镜头热影响误差补偿模型;大量实验表明:提出的镜头热影响误差补偿方法显著减小了特征像点偏移误差影响,补偿后系统重建误差降低了 90%。(3)针对锻件测量时图像处理及特征提取时间较长,无法满足锻件特征实时测量要求的问题,对基于激光辅助的锻件特征参数测量相关技术展开研究,揭示了不同激光光条截面分布特性规律,提出了基于光条截面能量分布唯一性的光条中心亚像素提取方法,实现了光条中心亚像素精确、高效提取,单个特征光条提取时间不超过1.2s,光条中心提取误差与现有其他方法相比降低了 50%,最终实现锻件热态几何参数的高效、准确测量。最终研制了一套大型锻件热态几何参数在线测量系统,所研制的系统可实现5mX 10m尺寸零件的测量,单次测量时间不超过2s,系统测量精度可达0.2%。锻造现场初步应用结果表明,本文提出的大型热态锻件视觉测量相关图像处理技术显著改善了锻件测量的精度和可靠性,实现了大型热态锻件的准确、可靠测量,为大型锻件的高质、高效锻造提供技术支撑。