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随着科学技术的进步和社会经济的发展，包括医学健康在内的众多领域对三维测量技术的需求越来越多，要求也越来越高。基于视觉的线结构光三维表面测量技术由于具有非接触、精度高、环境要求低以及成本低等优势而成为研究的热点。本文围绕基于线结构光的三维表面测量关键技术开展研究，主要内容和结果如下：
(1)对基于线结构光的三维测量技术的研究与应用现状进行了深入调研，设计搭建了由CCD工业相机、线激光器、移动工作台以及计算机软件系统所组成的线结构光三维测量系统，并对该测量系统的数学模型进行了推导。
(2)研究了三维测量系统的标定，包括系统的相机标定和光平面标定。在测量系统光平面标定方面，针对现有标定方法中存在特征点数量较少这一不足提出了一种改进方法。该改进方法可在使用简单的标定工具情况下，利用面面相交模型来获得大量的特征点数据，进而对其拟合来获得更准确的结构光平面方程。光平面标定对比试验结果表明，改进后的标定方法在测量精度方面有非常显著的提升效果。
(3)深入研究了整个光条图像处理过程，包括图像滤波、图像分割和光条中心提取，提出了一种基于两步法的光条中心提取算法。该算法首先使用一维模板法粗提光条中心，然后在提取的中心线骨架上依据邻接点的位置来近似计算光条骨架的法线方向，并在法线方向上使用加权重心法提取比较精确的光条中心点。测试结果表明，该算法比目前常用的灰度重心法和Steger算法在光条中心提取精度和提取速度方面具有一定的综合优势。
本文使用Python结合OpenCV库将上述算法实现并应用于所搭建的简易测量系统上，开展了多种实验测试，包括对标准块的尺寸进行测量测试和对牙齿模型的不规则表面进行测量重建测试，测试结果进一步验证了上述算法的有效性，同时也表明所搭建的简易测量系统经过进一步完善后将具有实际推广应用价值和广阔的市场前景。
(1)对基于线结构光的三维测量技术的研究与应用现状进行了深入调研，设计搭建了由CCD工业相机、线激光器、移动工作台以及计算机软件系统所组成的线结构光三维测量系统，并对该测量系统的数学模型进行了推导。
(2)研究了三维测量系统的标定，包括系统的相机标定和光平面标定。在测量系统光平面标定方面，针对现有标定方法中存在特征点数量较少这一不足提出了一种改进方法。该改进方法可在使用简单的标定工具情况下，利用面面相交模型来获得大量的特征点数据，进而对其拟合来获得更准确的结构光平面方程。光平面标定对比试验结果表明，改进后的标定方法在测量精度方面有非常显著的提升效果。
(3)深入研究了整个光条图像处理过程，包括图像滤波、图像分割和光条中心提取，提出了一种基于两步法的光条中心提取算法。该算法首先使用一维模板法粗提光条中心，然后在提取的中心线骨架上依据邻接点的位置来近似计算光条骨架的法线方向，并在法线方向上使用加权重心法提取比较精确的光条中心点。测试结果表明，该算法比目前常用的灰度重心法和Steger算法在光条中心提取精度和提取速度方面具有一定的综合优势。
本文使用Python结合OpenCV库将上述算法实现并应用于所搭建的简易测量系统上，开展了多种实验测试，包括对标准块的尺寸进行测量测试和对牙齿模型的不规则表面进行测量重建测试，测试结果进一步验证了上述算法的有效性，同时也表明所搭建的简易测量系统经过进一步完善后将具有实际推广应用价值和广阔的市场前景。