[发明专利]透明目标表面三维重构方法、装置和系统

权利要求书

1.一种透明目标表面三维重构方法，其特征在于，用于在三角测量光路对透明目标表面进行三维重构，所述三角测量光路的发光端采用线光源作为入射光照射所述透明目标表面，所述三角测量光路的相机端获得所述透明目标表面反射出的反射光，所述方法包括：

根据测得的反射光的光强信息计算所述反射光对应的入射角；

根据所述反射光对应的入射角及测得的入射面方位角计算所述反射光对应的法向量；

根据所述反射光对应的法向量与通过对三角测量光路预先进行相机标定而确定的反射光的方向向量，计算入射光的方向向量；

确定所述反射光的方向向量与所述入射光的方向向量的交点，以根据所述交点重构所述透明目标表面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据测得的反射光的光强信息计算所述反射光对应的入射角，包括：

将所述测得的反射光的光强信息带入如下公式，以求得所述反射光对应的入射角，

n₁sinθ₁＝n₂sinθ₂；

其中，ρ_n代表自然光的总反射率，ρ_p代表自然光中p波的反射率，ρ_s代表自然光中s波的反射率，I_r代表反射光的光强，I代表自然光的总光强，θ₁代表反射光的入射角，θ₂代表反射光的折射角，n₁代表空气折射率，n₂代表介质折射率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述反射光对应的入射角及测得的入射面方位角计算所述反射光对应的法向量，包括：

将所述反射光对应的入射角和所述入射面方位角代入如下公式，以求得所述反射光对应的法向量：

其中，代表反射光对应的法向量，θ₁代表反射光的入射角，φ代表入射面方位角。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：通过如下公式将反射光对应的法向量坐标系统一到世界坐标系中，

其中，[i j 1]^T代表法向量坐标系中的一点，R(ε)代表旋转矩阵，[i_world j_world k_world]^T代表世界坐标系中的一点。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述反射光对应的法向量与通过对三角测量光路预先进行相机标定而确定的反射光的方向向量，计算入射光的方向向量，包括：

将所述反射光对应的法向量与所述反射光的方向向量代入如下公式，求得所述入射光的方向向量，

其中，代表入射光的方向向量，代表反射光的方向向量，代表反射光对应的法向量。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三角测量光路的发光端采用线光源作为入射光照射所述透明目标表面，包括：

所述三角测量光路的发光端采用线光源作为入射光，经能够转动的平面镜的反射后照射在透明目标表面；

所述三角测量光路的相机端获得所述透明目标表面反射出的反射光，包括：

所述三角测量光路的相机端根据平面镜的转动对透明目标表面反射出的反射光进行拍摄。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述透明目标为内部具有非均匀介质的透明目标。