基于物體表面漫射光偏振特性進(jìn)行三維重建是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。由于漫反射偏振度與表面法向量夾角存在特別的映射關(guān)系，理論上可實(shí)現(xiàn)高精度三維重建。然而，實(shí)踐中的重建精度會(huì)受限于偏振探測(cè)器參數(shù)的影響，參數(shù)選擇不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致法線向量產(chǎn)生較大誤差。

本文建立了將偏振三維重建誤差與探測(cè)器性能參數(shù)聯(lián)系起來的數(shù)學(xué)模型。通過仿真,給出了適合偏振三維重建的探測(cè)器參數(shù)范圍。該模型為提高偏振三維重建精度提供了重要指導(dǎo)，對(duì)該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

圖1 偏振實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

圖2 實(shí)驗(yàn)收集的（a）3°，（b）0°，（c）45°和（d）90°的135°偏振圖像

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用“探測(cè)器+偏光片"相結(jié)合的方式，構(gòu)建了偏振成像系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)在暗場(chǎng)環(huán)境中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)對(duì)象為一個(gè)圓柱形紙杯，使用高精度轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)偏振片，并采用鑫圖Dhyana 95 V2相機(jī)進(jìn)行成像。該相機(jī)滿阱容量高達(dá)100 ke-，具有非常高的動(dòng)態(tài)范圍，能夠幫助實(shí)驗(yàn)獲得高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)；該實(shí)驗(yàn)在采集圖像之前，還使用了PRNU/DSNU校正功能對(duì)背景進(jìn)行了均一性校正，整體獲得了很好的成像效果和測(cè)量精度。

參考文獻(xiàn)

Dai, P.; Yao, D.; Ma, T.; Shen, H.; Wang, W.; Wang, Q. Analysis of Polarization Detector Performance Parameters on Polarization 3D Imaging Accuracy. Sensors 2023, 23, 5129. https://doi.org/10.3390/s23115129.