1.一种基于天顶角定位的单目偏振三维重构成像方法,其特征在于包括以下步骤:(1)获取目标的线偏振子图像
1)用相机拍摄场景的强度图像,获取场景的0°线偏振子图像U0(i,j)、45°线偏振子图像U45(i,j)、90°线偏振子图像U90(i,j)、135°线偏振子图像U135(i,j),其中,i、j分别为图像的行序号数和列序号数,i、j的取值为有限的正整数;所述的获取场景的0°线偏振子图像U0(i,j)、45°线偏振子图像U45(i,j)、90°线偏振子图像U90(i,j)、135°线偏振子图像U135(i,j)通过以下方法实现:用强度相机及其前置的旋转线偏振片装置,拍摄获取场景的0°线偏振子图像U0(i,j)、
45°线偏振子图像U45(i,j)、90°线偏振子图像U90(i,j)、135°线偏振子图像U135(i,j);
2)将四幅线偏振子图像U0(i,j)、U45(i,j)、U90(i,j)、U135(i,j)进行阈值分割,获取目标的0°线偏振子图像I0(i,j)、45°线偏振子图像I45(i,j)、90°线偏振子图像I90(i,j)、135°线偏振子图像I135(i,j);所述的将四幅线偏振子图像U0(i,j)、U45(i,j)、U90(i,j)、U135(i,j)进行阈值分割,获取目标的0°线偏振子图像I0(i,j)、45°线偏振子图像I45(i,j)、90°线偏振子图像I90(i,j)、135°线偏振子图像I135(i,j)的方法为:A.按式(7)‑(8)确定最大灰度值fmax和最小灰度值fmin:fmax=max{Ul(i,j)} (7)fmin=min{Ul(i,j)} (8)其中,Ul(i,j)为U0(i,j)、U45(i,j)、U90(i,j)、U135(i,j)四幅线偏振子图像中的任意一幅图像,l取值为0或45或90或135;
B.按式(9)确定图像强度阈值T:
T=t×(fmax+fmin) (9)其中,t为阈值分割系数,其取值为(0,1);
C.按式(10)进行阈值分割,获取目标的0°线偏振子图像I0(i,j)、45°线偏振子图像I45(i,j)、90°线偏振子图像I90(i,j)、135°线偏振子图像I135(i,j):其中,w分别取值0、45、90、135;
(2)获取目标的偏振度图像
按式(1)获取目标的偏振度图像DoP(i,j):
S0(i,j)=I0(i,j)+I90(i,j)
S1(i,j)=I0(i,j)‑I90(i,j)
S2(i,j)=I45(i,j)‑I135(i,j)其中,S0(i,j)为目标的总光强度图像,S1(i,j)为目标在0°方向和90°方向线偏振光的光强度差图像,S2(i,j)为目标在45°方向和135°方向线偏振光的光强度差图像;
(3)获取目标的偏振角图像
按式(2)获取目标的偏振角图像
(4)获取目标表面法线天顶角图像
按式(3)获取目标表面法线天顶角图像θ(i,j):
其中,n为目标材料介质的折射率,n取值为1.3~3;
(5)消除目标表面法线方位角歧义
1)按式(4)获取目标表面法线初估方位角图像φ(i,j):
2)标记目标表面法线天顶角图像第i行像素所有天顶角的局部最小值为θ(i,pi,a),pi,a表示目标表面法线天顶角图像第i行像素中天顶角值的第a个局部最小值所对应像素的列序号数;
3)按式(5)消除目标表面法线方位角歧义,确定目标表面法线方位角图像第i行第j列像素的方位角φ'(i,j):其中,b为目标表面法线天顶角图像第i行像素中天顶角的局部最小值的个数,k取值为[1,b‑1]的正整数;
(6)重构目标的三维形状
按式(6)确定目标表面法线的方向向量N(i,j):
对表面法线方向的向量N(i,j)积分确定目标表面深度大小。
2.根据权利要求1所述的基于天顶角定位的单目偏振三维重构成像方法,其特征在于:在(4)获取目标表面法线天顶角图像步骤中,所述的介质表面折射率n取值为1.3~1.7。