基于光學偏振成像的低紋理目標三維重建算法

彭群聶，高海峰，，張生偉，，李 寧，李大雷，，揭斐然，

(1.光電控制技術重點實驗室，河南 洛陽 471000; 2.中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所，河南 洛陽 471000； 3.西北工業大學自動化學院，西安 710129)

0 引言

三維重建技術作為視覺測量技術的重要研究方向，能夠真實反映物體表面形態和反射特性，被廣泛應用于空間位姿估計感知、目標識別跟蹤、醫學檢測、計算機圖形合成等視覺領域[1-2]。表面光滑的低紋理目標具有表面紋理結構較為單一，并且表面高反射特性易產生鏡面耀光的特點。針對此類高反光低紋理目標，傳統的非接觸式三維重建測量技術如：雙目立體視覺技術無法提取有效的目標紋理結構實現特征匹配，極大降低了深度信息的測量精度；基于結構光柵的三維重建技術由于目標表面的鏡面耀光的存在，光柵結構條紋被掩蓋，造成重構結果出現大區域的數據空洞。因此，進行準確有效的高反光低紋理目標三維重建技術研究具有較高的理論意義和應用價值。

不同于現有光學測量技術通過捕獲目標的反射和輻射強度信息來反映目標特征，光學偏振成像技術作為一項新型的光學探測技術，利用目標表面反射光的偏振態解析，反映目標的材質、粗糙度等理化特征及表面性狀、分布等幾何信息，其不依賴于背景照度、溫度、對比度等因素，能極大提高目標探測識別性能[3-4]。文獻[5]研究了菲涅爾理論與反射光偏振態的聯系，首次將偏振成像技術引入三維重建領域；……