一种微光条件下偏振三维重建方法技术

本发明专利技术提出了一种微光条件下偏振三维重建方法。利用光子计数技术获取微光条件下目标表面的反射光偏振信息，给出初始偏振三维重建结果。接着考虑主动照明激光方向矢量提供的额外阴影约束，对初始重建结果中的法向量方位角误差进行校正，有效解决偏振重建的凹凸性模糊问题。由光子探测半经典理论可以推导出基于泊松分布的光子计数概率模型，因此在利用单光子探测器获取反射光子计数值后可利用该模型将接收光子计数值映射到实际反射光子数值，并用此结果来反映目标表面反射光偏振信息。在方位角的校正过程中则是利用目标反射光非偏振光强，激光方向矢量和目标表面法向量之前存在的联系，对不确定的方位角增加额外约束以达到校正效果。正效果。正效果。

【技术实现步骤摘要】
InGaAs(P)/InP avalanche photodiode arrays for 3D imaging[J].Proceedings of SPIE
‑
The International Society for Optical Engineering,2008,6950:69500N
‑
69500N
‑
9.
[0011][5]Aongus,McCarthy,Robert,et al.Long
‑
range time
‑
of
‑
flight scanning sensor based on high
‑
speed time
‑
correlated single
‑
photon counting[J].Applied Optics,2009,48(32).

技术实现思路

[0012]本专利技术针对现有技术的不足，利用光子计数技术结合基于激光主动照明的偏振三维重建，提出一种微光条件下的偏振三维重建方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微光条件下偏振三维重建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，通过单光子探测器获取目标物体表面反射光子数，由光子计数的概率分布特性将光子计数值映射到强度值，从而得到目标表面反射光偏振信息；步骤2，利用步骤1中获取的目标表面反射光偏振信息，根据传统偏振三维重建算法获得初始重建结果；步骤3，获取激光照明光源的方向向量；步骤4，利用光源方向提供的阴影约束对初始重建结果中的目标表面法向量方位角进行校正，从而解决初始重建结果中表面凹凸性模糊问题。2.如权利要求1所述的一种微光条件下偏振三维重建方法，其特征在于：步骤1的具体实现包括以下子步骤，步骤1.1，利用脉冲扫描激光作为照明光源，接收端利用单光子探测器在3个以上的偏振角度获取每个偏振角度下每个像元反射光子计数值；步骤1.2，对于一次单独测量，测得光子的概率分布如(1)式所示：其中k＝0,1,
…
,N为单位时间内探测次数，p(0)＝e
‑
m
；在(1)式基础上，对于给定的k值，实际反射光子数m的负对数似然函数Г如下(2)式所示：Г＝(N
‑
k)m
‑
klog(1
‑
e
‑
m
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)通过最大化(2)中的负对数似然函数Г，得到实际反射光子数m如(3)式所示其中，N为探测光子计数值，m可代表每个像元实际反射光偏振强度值，从而得到目标表面不同偏振角度下反射光二维偏振强度图像。3.如权利要求1所述的一种微光条件下偏振三维重建方法，其特征在于：步骤2的具体实现包括以下子步骤；步骤2.1，获取的偏振图像每个像素点的光强变化与偏振角度α
p
以及目标表面法向量有关，根据菲涅尔公式可知，其关系满足(4)式：其中，I
p
指的是在转动偏振片时偏振图像中每个像素点光强值随偏振角度α
p
的变化值，下标p表示光强值与偏振角度α
p
的对应关系；将不同偏振角度对应的光强值进行余弦曲线拟合，由拟合结果可以得到各点的最大光强值I
max
，最小光强值I
min
和相位角步骤2.2，由(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：田昕，肖滢，刘芮，何访，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：