插值-Zernike矩协同的光学狭缝针孔亚像素测量方法

来源：电子测量技术杂志2026年第4期北京时间：

作者：易勇，王代强，易忠

单位：1.贵州大学大数据与信息工程学院 贵阳 550025;2.贵州民族大学物理与机电工程学院 贵阳 550025

摘要：针对精密光学狭缝与针孔镜片检测中人工效率低、接触式测量易损伤表面的问题，本文提出一种插值-Zernike协同亚像素检测方法。通过双三次插值增强边缘分辨率，重构正交基模板降低离散采样误差，并引入非对称高斯模型修正亚像素偏移，结合动态阈值与小连通域去噪提升抗干扰性。仿真与实验结果表明：改进算法对狭缝宽度的最大检测误差为0.098 7 pixel（1.401 5 μm），针孔直径误差≤0.113 6 pixel（1.613 1 μm），较传统Zernike矩方法精度提升62.3%；在像素对齐条件下实现了0.000 2 pixel（2.84 nm）的纳米级分辨率，突破了传统微米级限制。算法精度与相机分辨率呈线性正相关，且在本文实验条件下满足工业3 μm以内的检测标准，并具备纳米级拓展潜力，为光学元件高效无损检测提供了创新方案。

关键词：精密狭缝;针孔;Zernike矩亚像素检测;非对称边缘模型

基金资助：国家自然科学基金项目（62272123）资助