【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用非线性光度立体视觉(photometric stereo)方法获取的高度镜面反射物体的表面形态图像的领域。
技术介绍
弹道比较测试依赖于形成在弹道证据(ballistic piece of evidence (BPOE))(诸如子弹或弹壳)的表面上的条痕(striation)和印记(impression)。这些条痕具有代表枪械的独特标志的独特特征。通过比较两个BPOE的条痕或印记特征，有可能推断出它们是否从相同的枪械中发射。当获取物体上某一区域的三维表面形态图像(即，立体映射(map)Z (x，y))时，其中 Z是在位置(X，y)处的表面的局部高度，使用包括传感器(或照相机)和光源的光学系统。照亮研究中的物体并且获取被照亮表面的表面形态图像。在弹道学领域，研究中的物体常常是非平面的并且很可能是镜面反射的。这意味着从相对于局部表面法线N的角度Θ入射的大部分光将被反射在指向-Θ方向的小圆锥中。因此，如果将光源沿着传感器的光轴放置，因为对于用于表面形态捕捉的许多光学方法事实是这样，仅入射光中的极微小的部分被反射回传感器中用于显示重要斜面的表面形态的部...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.16 US 61/355,2411.一种用于确定物体的镜面反射表面的三维表面形态z(x，y)的方法，所述方法包括 从多个局部轴线位置相继地照射所述物体的表面；利用传感器在所述物体的表面的每个相继的照射处获取所述物体的表面的至少一个图像，从而产生具有相同视场(FOV)的一组发光度图像，所述传感器具有大体上垂直于所述物体的表面的总平面的传感轴线；利用所述发光度图像来提供并求解包括散射项和镜面反射项的多组非线性方程式，以确定表面法向向量场N (x，y);以及利用所述表面法向向量场N(x, y)确定所述三维表面形态Z(x, y)。2.根据权利要求1所述的方法，还包括在相继地照射所述物体的表面之前，校准参考平面并且用所述物体替换所述参考平面。3.根据权利要求2所述的方法，其中，校准所述参考平面包括在所述传感器的焦距处在所述传感器的视场中设置参考表面；从所述多个局部轴线方向相继地照射所述参考表面；在每个相继的照射处获取至少一个校准发光度图像；对于所述校准发光度图像，计算一组特征值Ci (X，y)；确定最大特征值；通过所述最大值正规化所述一组特征值，以获得一组正规化特征Mi ;以及从被除以所述正规化特征Mi的所述校准图像的倒数获得一组校准映射；其中对于源 i，校准图像通过用第i个校准映射乘以捕获图像而获得。4.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括利用所述表面法向向量场N(x，y) 来观察具有渲染引擎的所述物体。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，相继地照射所述物体的表面包括利用Q个物理光源和所述物体的或者所述物理光源的围绕所述传感器的所述传感轴线的一系列P个旋转来获得所述K个局部轴线方向，K>Q。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，获取至少一个图像包括定义一组M个不同的照相机积分时间；用所定义的积分时间中的每一个获取一个图像，从而获取M个图像；对于每一个图像计算有效蔽光框；以及利用用所述积分时间中的每一个获取的所述一个图像和对应的有效蔽光框，计算具有比所获取的图像更高的位深度的组合图像，以及计算组合有效蔽光框。7.根据权利要求6所述的方法，其中，对于每一个图像计算所述有效蔽光框包括设定高强度阈值TH和设定低强度阈值TL ；以及对于所述一个图像中的每个像素设定mask (X，y)值为TH和TL的函数。8.根据权利要求6至7中任一项所述的方法，其中，计算所述组合图像和所述组合有效蔽光框包括从所述M个图像获得一组M个像素强度Ii (x，y)；从对于每个图像的有效蔽光框获得M个有效蔽光框值Maski (X，y)；计算对于组合图像强度的临时值；以及计算合成高位深度图像和伴随的合成有效蔽光框。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，利用所述发光度图像来求解所述一组非线性方程式包括对于所述发光度图像的每个像素求解一组方程式，所述一组方程式链接第i个图像的捕获或校准发光度Ii与所述散射项和所述镜面反射项之和，其取决于局部表面法线、发光方向和/或观察方向。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，还包括从所述一组发光度图像中去除偏离所述物体的镜面反射表面的多步反射的效果。11.一种用于确定物体的镜面反射表面的三维表面形态Z(X，y)的系统，所述系统包括传感器，用于获取二维...
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