基于线结构光中心线亚像素提取与优化算法

摘要

针对传统线结构光提取算法在速度与精度难以兼顾的不足，提出一种融合几何中心法与灰度重心法的改进提取算法。该算法首先通过阈值化处理减少低像素值对中心线提取的干扰，随后逐行双向搜索最大像素值坐标并存储，若当前行的列坐标差小于设定阈值则利用几何中心法粗提取条纹中心，否则通过计算与上一行中心坐标的距离将最近点作为当前行中心，实现快速准确的条纹定位；在此基础上，在粗提取坐标的邻域内采用改进的灰度重心法进行亚像素级精提取，在降低计算量的同时提升精度，最后通过最小二乘拟合进一步优化光条纹位置以增强平滑性和连续性。通过与传统算法的对比实验和三维重建验证本文算法的有效性。结果表明：本文算法在提取精度(RMSE=1.081 pixel)、运行效率(0.057 s)及重建质量(0.122 mm)等方面均优于对比算法，能够更好地保留工件几何特征，其精度显著优于5 mm的工业误差容限，满足亚像素的高精度工业测量需求，为三维视觉检测提供了高效可靠的解决方案。

关键词

线结构光 / 几何中心法 / 灰度重心法 / 亚像素提取 / 最小二乘拟合 / 三维重建 / 工业测量 / 计算机视觉

基金资助

安徽省自然科学基金项目(2108085MF225)