2D-光度立体成像简述

光度立体成像（Photometric Stereo）是一种利用不同光照条件下拍摄的多张图片来恢复物体表面形状和反射属性的技术。该方法基于光学物理模型，假设物体表面是朗伯（Lambertian）反射，即反射光强与观察方向无关。

• 朗伯表面假设：表面反射的光强度仅与表面的法线方向和光源方向有关。
  
• 光源变化：通过改变光源的方向，获取物体在不同光照条件下的图像。
  
• 图像分析：分析这些图像，提取出物体表面的形状信息。

现今2D机器视觉行业，经常碰到某些对象具有3D立体表面，这使准确识别表面缺陷变得更加困难，例如浮雕，纹理化或高反射性表面，以及那些对象几乎没有特征对比度或纹理的对象。

在机器视觉中常规使用的标准光源和工业相机配置仅从单个照明/观测视角捕获图像。

因此，这在某些应用中可能是无效的，因为通常不能根据在单个图像点记录的强度值来确定局部表面形状（包括压纹或其他3D细节）。

为了在这些困难的物体表面上实现适合特征的表面对比度并最终收集3D透视图，可以将“光度立体”应用于在保持观察方向不变的同时，改变连续观察之间的入射照明方向。

光度立体是一种使用多个光源方向估计表面几何形状的方法。

这种方法的用途是可以重建出物体表面的法向量，以及物体不同表面点的反射率。所需要做的只是采集三张以上不同方向的光照射物体的图像。

这个过程中，物体和相机都不动，整个过程非常的简洁。

通过处理光度立体法给出的反射率图，法向量图，即可实现对凹凸特征的增强，对不同反射率材

质的区分，以及重建深度图。

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