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摘 要
彩色结构光条纹中心线提取方法研究
将机器人辅助外科手术技术应用在精度要求很高的脑外科颅骨手术中，能够完
成对颅骨部位原始数据的收集以及三维重建，从而为医生提供一个虚拟手术对象，
进行手术规划和虚拟手术，这是在传统手术中所无法实现的。为了应对机器人辅助
外科手术在精度和速度方面越来越高的要求，提高三维重建的的精度与速度显
得尤为重要，采用彩色编码技术与条纹结构光技术相结合的方法，不但提高了
基于此的三维重建精度，同时也提高了三维重建的速度。在三维重建系统中，
条纹中心线的提取的精度直接影响三维重建的精度，所以条纹中线的提取方法
的研究就显的尤为重要。本文的主要的研究包括下列几个方面：
第一、本文研究了条纹的编码方法，将彩色编码技术与条纹结构光投射技术相
结合，不但解决了条纹相互难以区分的问题，而且保留了条纹结构光法的测量速度
快的优势。
第二、本文根据采集图像的特点，设计了提取条纹中心线过程中的图像处理方
案，在实验中发现，由于周围环境、人体的肤色的影响，采集的图像会存在偏色问
题，所以需对条纹图像进行图像增强，针对图像整体偏暗的问题，本文通过对彩色
图像的三个通道分别进行直方图均衡化，然后将三个通道再合成彩色图像来达到对
彩色图像的增亮，为了节省图像处理的时间，本文将彩色图像转换成灰度图像后，
对灰度图像进行滤噪处理。
第三、在图像增强后根据图像条纹边缘明显的特点，本文提出对图像进行边缘
提取后，以提取边缘的中心线来达到提取条纹中心线的目的。基于提取的边缘图像，
本文研究了激光条纹的提取中心线方法，并改进了激光条纹中心线检测方法中的几
何中心法，提取了条纹中心线。
本文通过实验验证了本文提出的方法提取的条纹中心线单像素程度高，断点
少，居中性好。为机器人辅助外科手术中的三维重建打了了很好的基础。

关键词：
彩色结构光，中心线提取，边缘检测，机器人辅助外科
I
ABSTRACT
The Research on the Methods of stripe center extraction
for color-encoded structure light
The robot auxiliary surgical techniques is used in precision surgeon of high
requirements in skull surgery , the techniques can complete 3D reconstruction with the
skull and collect the skull parts of the original data , thus for the doctor provides a virtual
surgery object , for surgical planning and virtual surgery , this is unable to realize for the
traditional surgery . In order to deal with the requirements of robot assisted surgery in
precision and speed is higher, Improve the 3D reconstruction speed and accuracy is
particularly important , using the Color-encoded structure light and the stripe center
extraction combined technique of light , not only improves the precision of 3D
reconstruction based on this , but also improves the speed of 3d reconstruction . In the
three-dimensional reconstruction system, the accuracy of stripe center extraction is
d