Nguyên lý hình ảnh và xây dựng hệ tọa độ của máy đo hình ảnh quang học là nền tảng cốt lõi để thực hiện đo lường chính xác cao.
Về nguyên lý hình ảnh, máy đo hình ảnh quang học dựa trên công nghệ thị giác máy, thông qua ống kính quang học chiếu hình ảnh của đối tượng được đo lên cảm biến CCD, tạo thành hình ảnh kỹ thuật số. Quá trình này liên quan đến phóng đại quang học, sử dụng kính hiển vi quang học để tạo ra hình ảnh phóng đại quang học có độ phóng đại cao đối với các đối tượng đo, cho phép các chi tiết nhỏ được trình bày rõ ràng. Sau đó, hệ thống camera CCD gửi hình ảnh đối tượng phóng đại vào máy tính, xử lý hình ảnh thông qua phần mềm đo lường chuyên dụng, bao gồm các thao tác như tăng cường hình ảnh, lọc, phát hiện cạnh, phân chia, v.v., do đó lấy thông tin về các yếu tố đặc trưng của đối tượng, chẳng hạn như cạnh, đường viền, v.v.
Hệ thống tọa độ được xây dựng để mô tả chính xác vị trí và thái độ của đối tượng được đo trong không gian 3 chiều. Máy đo hình ảnh quang học thường liên quan đến bốn hệ tọa độ: hệ tọa độ thế giới, hệ tọa độ máy ảnh, hệ tọa độ mặt phẳng hình ảnh và hệ tọa độ hình ảnh máy tính. Hệ tọa độ thế giới là một hệ tọa độ tham chiếu thực tế, được xác định tùy ý bởi người dùng và có thể được đặt ở bất kỳ vị trí nào trong không gian. Hệ tọa độ máy ảnh lấy trung tâm lấy nét của mô hình máy ảnh lỗ nhỏ làm điểm xuất phát, trục z trùng với trục quang của máy ảnh, trục X, y tương ứng song song với hướng ngang và dọc của đơn vị hình ảnh CCD. Trong hệ tọa độ mặt phẳng hình ảnh, f là độ dài tiêu cự của ống kính, mặt phẳng vuông góc với trục quang của ống kính và trục x, y tương ứng song song với trục X, y của hệ tọa độ máy ảnh. Hệ tọa độ hình ảnh máy tính là hệ tọa độ hai chiều trong máy tính theo pixel, điểm xuất phát nằm ở góc trên bên trái của hình ảnh, trục u, v tương ứng song song với trục X và Y của hệ tọa độ mặt phẳng hình ảnh. Bằng cách thiết lập các hệ tọa độ này và xác định mối quan hệ chuyển đổi giữa chúng, máy đo hình ảnh quang học có thể thực hiện các phép đo chính xác các thông số như kích thước, hình dạng và vị trí của đối tượng được đo.