王国珲，苏 炜，马凤军

（1.西安工业大学 光电工程学院，陕西 西安 710032；2.西安利君制药有限责任公司，陕西 西安 710077）

引 言

通常，物体的三维信息获取技术有两大类：接触式测量和非接触式测量［1］。尽管接触式测量技术比较成熟，且能够获得很高精度，但存在诸如测量环境要求高、测量效率低等不足，限制了它的应用场合。从明暗恢复形状（shape from shading，SFS）方法作为一种被动非接触式测量技术，弥补了上述的不足，它仅利用单幅图像的明暗变化来重构物体表面的三维信息，技术原理相对简单、适用性强，因而已经成为计算机视觉领域的研究热点。

传统的基于SFS方法的三维重构系统常使用Lambert模型描述物体表面的反射特性，在重构含高光的表面时，会导致较大误差，这是因为含高光表面既含有漫反射成分又含有镜面反射成分［2］。

针对含高光表面三维形状重构的需求，设计一种新的基于SFS方法的三维重构系统。文中分析重构系统的组成，详细介绍了系统软件的设计过程，同时为了减少重构误差，使用Ward反射模型表述含高光表面的反射特性，并通过实验对重构系统进行了验证。

1 基于SFS方法的含高光表面三维重构系统

1.1 三维重构系统组成

图1 基于SFS方法的含高光表面三维重构系统Fig.1 SFS－based 3Drecovery system for surfaces with highlight

基于SFS方法的含高光表面三维重构系统由CCD相机、光学镜头、点光源、计算机以及被重构物体构成。三维重构系统的示意图如图1所示。

图1中，含高光表面物体表面被点光源照亮后，向外辐射能量；光学镜头收集物体表面反射的光线，聚焦于CCD相机的成像平面上，此时图像的辐照度代表了物体表面的辐射亮度；……