梁宇龙，段发阶

（天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072）

引 言

光学测量技术与计算机技术的发展，使得非接触3维测量技术得到广泛应用，这对测量精度和实时性提出了新的挑战［1-2］。基于线结构光的单目3维测量在大多数测量环境中经过适当调整均可达到较高精度，系统制造费用低，且可以满足在线测量的需求，因此被广泛用于各种工业测量场景［3］。其中，物体表面激光中心线的提取对测量精度产生了至关重要的影响。

在各种中心线提取算法中，阈值法［4］、极值法［5］等受图像噪声影响大，曲线拟合法［6］受影响较小，但时间复杂度偏高。基于Hessian矩阵的Steger方法［7］进一步提高了对噪声的鲁棒性，但由于需要对图像中各像素点进行多次卷积操作，算法复杂度高，加之需要良好的图像预处理手段，因而不能满足实时性的需要。灰度重心法［8］是一种常用的激光中心线提取方法，该方法利用光条灰度值呈高斯分布的特点对中心进行计算，并结合阈值选取过程对低亮度图像噪声进行剔除，算法使用线性计算，因而时间复杂度低，但该法仅适用于光条灰度满足高斯分布、宽度一致性高、分布较为集中的场景［9］。

在实际工业测量中，受激光发生器的制造误差以及物体表面形貌影响，激光光条不能满足理想高斯分布，另外，受图像采集设备缺陷、环境光照射不均、被测物体表面复杂且反射率不同等因素影响，采集到的原始图像同时含有激光光条和噪声光斑，光斑具有随机分布、亮度不均、面积较大等特点，难以对其具体分布直接建模。……