形狀反射器和表面輪廓映射的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了通過檢查從反射物體反射的一個或多個捕獲的圖像來確定反射物體的一個或多個層的三維表面形狀。彎曲表面對被表面形狀改變的失真圖像進行反射。通過分析一個或多個所捕獲的失真反射像的圖像來估計導致失真的表面的形狀。將捕獲的失真圖像與具有已知幾何特性的參考無失真圖像進行比較。從部件組裝用以捕獲和處理此類圖像的系統(tǒng)，所述部件包括用于捕獲反射像的圖像捕獲組件諸如數(shù)字相機，以及將部件相對于彼此取向的定位組件。利用一個或多個所捕獲的圖像中包含的偏振、亮度、色度值或它們的組合來獨立地估計反射物體的多個表面層。
【專利說明】形狀反射器和表面輪廓映射

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明整體涉及對物體的三維表面形狀進行估計。更具體地，描述了由物體反射 的光圖案的一個或多個所捕獲的攝影圖像來迅速確定物體的一個或多個表面層的表面輪 廓的方法、軟件、硬件和系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 可以利用光學輪廓曲線儀對制造部件諸如平板顯示器表面的三維形狀進行準確 測量。光學輪廓曲線儀能夠測量由制造部件的表面反射的光產生的激光，如圖1中現(xiàn)有技 術光學測量系統(tǒng)100所示。激光器102能夠將光以小角度引導到待測量測試制造部件的表 面112上。激光輪廓曲線儀通常能夠利用從點"r"反射的光的"主射束"測量形狀，而不是 利用從點"q"反射的光的"側射束"，因此能夠優(yōu)選充分無光澤的漫反射表面。相機104可 定位成捕獲鏡面反射的主射束106、或漫反射的主射束108和鏡面反射的側射束110的組 合。利用激光輪廓曲線儀的測量過程可能較慢，因為可能要改變激光器的位置/取向和/ 或相機的位置/取向，以測量從被測量制造部件反射的每個點。此外，控制調節(jié)和測量的專 用設備可能較昂貴。為了利用高空間分辨率測量反射表面，可以使用數(shù)以萬計的點并可能 需要大量時間來測量單個制造部件。因此，需要一種低成本的快速測量方法和系統(tǒng)來以高 度分辨率估計反射制造部件的一個或多個層的形狀，并且其適于高容量制造測試、組裝和 質量控制操作。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明描述了一種用于對物體的兩個反射表面層的三維表面形狀進行估計的方 法。通過圖像捕獲設備捕獲物體的反射像來執(zhí)行該方法。物體的反射像至少包括第一反射 像圖案和第二反射像圖案，其中每個反射像圖案是從兩個反射表面層中的對應的一個反射 表面層反射的。在所描述的實施例中，第一反射像圖案穿過第一偏振介質，第二反射像圖案 穿過第二偏振介質，其中第一偏振介質的特征在于具有第一偏振取向，并且其中第二偏振 介質的特征在于具有第二偏振取向，第一偏振取向和第二偏振取向彼此不同。該方法還至 少包括如下步驟：從第一反射像圖案獲得第一組二維反射像點；從第二反射像圖案獲得第 二組二維反射像點；以及通過比較第一組二維反射像點和第二組二維反射像點來生成物體 的兩個反射表面層中的每一個的三維表面形狀的估計。
[0004] 在另一個實施例中，描述了一種裝置。該裝置包括圖像捕獲設備，其用于從制造部 件捕獲第一反射像圖案和第二反射像圖案，由圖像捕獲設備捕獲的每個反射像圖案穿過對 應的偏振介質，每個偏振介質都具有不同的偏振取向；以及處理單元，其耦合到圖像捕獲設 備并被配置為處理所捕獲的反射像圖案，并通過比較與第一反射像和第二反射像相關聯(lián)的 信息來評估制造部件的多個反射表面中的至少兩個的幾何特性。
[0005] 在另一個實施例中，描述了一種非暫態(tài)計算機可讀介質，其用于對編碼成計算機 程序代碼的物體的至少兩個反射表面層的三維表面形狀進行估計。該非暫態(tài)計算機可讀介 質包括用于捕獲從第一反射表面層和與所述第一反射表面層相鄰的第二反射表面層反射 的反射像圖案的計算機程序代碼。此外，該非暫態(tài)計算機可讀介質包括用于利用所捕獲的 反射像圖案中的像素的亮度值和色度值的組合，將所捕獲的反射像圖案分成用于第一反射 表面層的第一反射像圖案和用于第二反射表面層的第二反射像圖案的計算機程序代碼。該 非暫態(tài)計算機可讀介質還包括用于通過將第一反射像圖案和第二反射像圖案分別與參考 圖像圖案比較來生成第一反射表面層和第二反射表面層的三維表面形狀的估計的針對計 算機程序代碼的計算機代碼。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 通過參考下面結合附圖進行的描述可以充分理解本發(fā)明及其優(yōu)點。
[0007] 圖1示出了現(xiàn)有技術的光學測量系統(tǒng)。
[0008] 圖2示出了彎曲反射表面接收的反射像的失真。
[0009] 圖3A示出了用于圖像捕獲和定位以測量制造部件的反射表面形狀的系統(tǒng)。
[0010] 圖3B示出了圖像圖案生成板。
[0011] 圖3C示出了圖3A的圖像捕獲和定位組件的橫截面的選擇元件。
[0012] 圖4示出了用于測量反射的二維數(shù)學模型。
[0013] 圖5A不出了針對固定圖像捕獲位置的多個候選反射表面取向。
[0014] 圖5B示出了連接反射表面估計上的兩個相鄰點。
[0015] 圖6示出了將多個候選反射表面取向連接到已知的起始點表面。
[0016] 圖7和圖8示出了用于測量反射的另外的數(shù)學模型。
[0017] 圖9示出了從制造部件的兩個相鄰表面進行兩個重疊反射的圖像捕獲。
[0018] 圖10示出了圖9的圖像捕獲的放大部分。
[0019] 圖11不出了通過具有不同偏振取向的偏振濾光器對兩個相鄰表面進行的兩次圖 像捕獲。
[0020] 圖12示出了圖3A的圖像捕獲和定位系統(tǒng)的元件。
[0021] 圖13示出了由反射像圖案的圖像捕獲生成的用于制造部件的兩個相鄰表面的兩 個三維表面估計。
[0022] 圖14概述了用于生成反射物體的表面估計的代表性方法。
[0023] 圖15概述了用于利用通過偏振濾光器的圖像捕獲針對兩個相鄰表面生成表面估 計的代表性方法。
[0024] 圖16概述了用于利用單次圖像捕獲為兩個相鄰表面生成表面估計的代表性方 法。

【具體實施方式】
[0025] 本發(fā)明整體涉及對物體的三維表面形狀進行估計。更具體地，描述了從物體反射 的光圖案的一個或多個所捕獲的攝影圖像迅速確定物體一個或多個表面層的表面輪廓的 方法、軟件、硬件和系統(tǒng)。
[0026] 以下描述中示出了許多具體細節(jié)，以便于充分理解本發(fā)明。然而，對于本領域的技 術人員顯而易見的是，本發(fā)明可能在不具有這些具體細節(jié)中的一些或全部的情況下實施。 在其他情況下，可能未詳細地描述一些熟知的工序，以避免對本發(fā)明造成不必要的混淆。
[0027] 可以通過處理一個或多個所捕獲的從反射物體反射的圖像來估計反射物體的三 維表面形狀。平坦的鏡面反射表面例如理想的鏡子提供無失真的反射像，而彎曲的反射表 面則產生被表面形狀改變的失真圖像。即使小的表面不平度也可能產生反射像中很大的失 真。通過分析一個或多個所捕獲的失真反射像，能夠估計導致失真的表面的三維形狀?？梢?將捕獲的失真圖像與已知一組幾何特性的參考無失真圖像比較。例如，可以向反射物體上 照射預定的圖案化圖像，并將預定的圖案圖像與從反射物體反射的圖案圖像的失真版本進 行比較?？梢杂扇舾刹考M裝出捕獲并處理此類反射的失真圖像的系統(tǒng)，所述部件包括處 理圖像的處理單元、向反射物體上發(fā)送圖像圖案的圖案產生組件、捕獲反射像的數(shù)字相機、 在捕獲圖像之前過濾反射像的偏振濾光器，以及要在其上相對于彼此對部件進行取向的定 位設備。
[0028] 本文公開了一種系統(tǒng)，其用于快速確定反射物體的一個或多個層的幾何特性例如 三維表面形狀，反射物體諸如是與包括減反射涂層在內的蓋玻璃層壓在一起的LCD顯示 器。系統(tǒng)的實施例可以使用數(shù)字相機捕獲從反射物體的表面層反射的圖像圖案（如點陣 列）?？梢岳貌煌姆瓷鋱D案、不同的光譜、物體和/或數(shù)字相機的不同取向，以及通過偏 振濾光器捕獲的圖像的不同偏振取向來捕獲多幅圖像?？梢栽谔幚碓O備中處理捕獲的圖像 以計算反射物體的反射層的形狀，并生成示出了層的表面變形的三維表面估計和表面等高 線圖。對于包含若干可分辨點的圖像，可以將失真反射像中的點關聯(lián)到原始反射像中的對 應點，并等效地關聯(lián)到反射物體表面上的點。利用反射定律，能夠在可分辨像點處確定反射 表面的取向，可分辨像點取決于反射表面和數(shù)字相機之間的距離。對于變化較平緩的表面， 可以利用在附近像點處確定的表面取向的估計來迭代地構造三維表面估計?？梢杂芍圃旃?程師使用表面估計和等高線圖通過一系列測量實驗迅速迭代和優(yōu)化制造過程。該系統(tǒng)還可 以為質量工程師提供低成本系統(tǒng)，以高容量檢驗制造部件。本發(fā)明所公開的系統(tǒng)和方法與 現(xiàn)有技術的激光和電荷耦合設備系統(tǒng)和方法相比，工作速度大大加快且成本更低。
[0029] 圖2示出了在從反射表面202反射之后由相機204捕獲的圖像圖案206的失真 200。捕獲的反射像208示出了圖像圖案206的失真版本?？梢詫⒎瓷湎裰械氖д媾c反射表 面202的形狀相關聯(lián)。鏡面反射像能夠比投射到漫反射表面上的圖像更易于展現(xiàn)表面不平 度，因為在反射像中，隨著相機204和反射表面202之間的距離增加，表面上相鄰點之間的 表面取向差異被放大?？梢允褂貌东@的二維反射像208來估計反射表面202的三維形狀。 當表面202包括多個相鄰的反射層時，反射像208可包括反射像的疊加，每個反射像都來自 不同的反射層中的一個。在代表性實施例中，如本文進一步所述，可以利用光特性，諸如亮 度，色度值和/或光偏振，將用于每個反射像的圖像分開。
[0030] 圖3A示出了用于捕獲從制造部件的一個或多個反射表面層反射的一個或多個圖 像的系統(tǒng)300的實施例。該系統(tǒng)300包括圖像捕獲和定位組件304,可在圖像捕獲和定位組 件上安裝以及定位系統(tǒng)300的各個部件?？梢栽诙ㄎ唤M件306中安裝制造部件（未示出）， 該定位組件306可置于圖像捕獲和定位組件304中?？梢岳谜彰鹘M件308中安裝的燈來 照射圖像圖案面板310,從而將圖像圖案照射到制造部件上。圖像圖案面板310可以比待測 制造部件更大，并且能夠容納各式各樣的制造部件。圖像圖案面板上的圖像圖案可以包括 足夠多的不同點以提供高分辨率，用于測量制造部件的三維幾何形狀?？梢园惭b圖像捕獲 設備302(如數(shù)字相機）以捕獲來自制造部件的反射表面的反射像。圖像圖案面板310中的 開口能夠提供入口，圖像捕獲設備302能夠通過該入口捕獲反射像圖案?？梢杂啥ㄎ唤M件 304/306將圖像捕獲設備302、圖像圖案面板310和制造部件相對于彼此在空間上取向。在 代表性實施例中，可以調節(jié)圖像捕獲設備302以面朝反射制造部件來捕獲反射像。根據(jù)反 射制造部件的尺寸和形狀，可以選擇附接到圖像捕獲設備302的透鏡以捕獲反射像的優(yōu)選 部分。并非僅調節(jié)相機302的透鏡來改變視場，圖像捕獲和定位組件304也是可調節(jié)的，允 許制造部件定位組件306中安裝的反射制造部件和圖像捕獲設備302之間有不同的距離。 反射制造部件上的圖像圖案可以包括多個亮區(qū)和暗區(qū)，使得圖像捕獲設備302能夠捕獲反 射的亮區(qū)。本發(fā)明的優(yōu)選實施例能夠利用黑暗背景上規(guī)則網格中布置的光點陣列。也可以 使用其他圖案圖像。在一個優(yōu)選的實施例中，圖像捕獲設備302中的圖像傳感器、圖像圖案 面板310和安裝于制造部件定位組件306中的制造部件可以是大致共面的，這樣能夠簡化 用于處理所捕獲反射像的計算，以確定制造部件的三維表面。
[0031] 圖3B示出了可以置于光源前方以在反射制造部件上產生圖像圖案的圖像圖案面 板310。圖像圖案面板310可包括透明板312,例如透明丙烯板，在透明丙烯板上可以安裝 圖案化膜314,該圖案化膜包括可形成圖像圖案316的透明區(qū)和不透明區(qū)。可以利用不同 圖案的膜314產生不同的圖像圖案316?；蛘?，可以利用不透明和透明區(qū)的任意組合，諸如 通過鉆孔的金屬板或不透明塑料面板來形成圖像圖案面板310。圖3B所示的圖像圖案面 板310的優(yōu)勢是重量輕，容易組裝并且能夠通過替換具有不同圖像圖案的膜來提供不同的 圖像圖案。當明亮的光源安裝于圖像圖案面板310后方的照明組件308中時，可以產生具 有高信（高亮度點區(qū)）噪（低亮度背景區(qū)）比的圖像圖案316。利用"高SNR"圖像，本文 描述的方法能夠提供準確的結果，包括具有減反射涂層的表面，其能夠降低從待測制造部 件表面反射的圖像的亮度。
[0032] 圖3C示出了圖3A中所示的圖像捕獲和定位系統(tǒng)300的選擇部件的橫截面320。 照明組件308可包括安裝于圖像捕獲設備302后方的一組光板，諸如LED光板或熒光燈。圖 像圖案面板310可"過濾"從照明組件308發(fā)射的光，從而在待測制造部件324的反射表面 326上產生圖像圖案328。在代表性實施例中，圖像圖案328可包括具有大致均勻形狀和光 值（亮度/色度）的多個圓點。用于投射的圖像圖案328的分量的形狀和顏色的均勻性能 夠輔助處理捕獲的反射像。可以由圖像捕獲設備302捕獲來自反射表面326的反射像。可 以將圖像捕獲設備上安裝的偏振濾光器旋轉到不同位置，以過濾所接收的反射像，以便區(qū) 分具有不同偏振的反射像。在一個實施例中，制造部件324的反射表面326之一能夠反射具 有偏振的圖像圖案328,而第二反射表面326能夠反射不具有偏振的圖像圖案328。針對偏 振濾光器322使用不同的偏振，圖像捕獲設備302能夠捕獲包括來自兩個反射表面的反射 像圖案組合的圖像或來自兩個表面之一的僅一個反射像圖案（如可以在圖像被捕獲之前， 由圖像捕獲設備302前方的偏振濾光器322過濾掉偏振的反射像圖案）。
[0033] 圖4示出了源自點pk (其可以表示圖像圖案328的透明點）并朝向被示為曲線 f(x)的反射表面行進的光線。（在此用黑體表示矢量。）光線可從曲線f(x)上的點qk反 射，其中光線的入射角可等于相對于q k處的曲線f(x)正切的反射角。光線可穿過定位于 點c處的相機204(圖像捕獲設備302)中的圖像捕獲平面402的點r k。相機204可以指向 由垂直于圖像捕獲平面402的單位矢量e。定義的方向。反射的光線能夠沿著方向_ek從點 qk行進到點c。（注意，單位矢量e。和ek通?？梢允侵睾系摹＃┰谝粋€實施例中，布置成一 條線的多個點Pl，P2,……，PN可以被投射在曲線f(x)上，從而獲得在圖像平面上接收的一 組點:tvry ......，:rN?？梢岳迷摻M接收點a, r2, ......，:rN,利用被傳輸點p2, ......, pN 的知識，重構曲線f (x)。
[0034] 可以通過比較物體上參考特征的實際距離與參考特征的捕獲圖像中的尺度，確定 圖像捕獲平面402和相機位置c之間的距離d。在一個實施例中，參考特征可以是刻劃于圖 像捕獲和定位組件304的一部分上或制造部件定位組件306上或制造部件（未示出）上的 一對可分辨標記。在另一個實施例中，參考特征可以是投射到被定位在制造部件定位組件 306中的參考平坦物體上的一對可分辨標記。對于物體上兩個可分辨標記之間的實際距離 B和從參考特征到相機位置c的實測距離D，距離d= (bD)/B。校準圖3A中所示的系統(tǒng)可 調節(jié)相機以將定位組件上（或置于定位組件中的參考物體上）的一個或多個參考標記定位 到被查看相機圖像中的優(yōu)選位置，如在光學取景器中或電子顯示器上。校準還可以包括確 定相機位置c和圖像平面之間的距離d。在圖3A中所示的系統(tǒng)300中，圖像捕獲設備302、 圖像圖案面板310和安裝在制造部件定位組件306中的待測制造部件可以是大致共面的， 由此簡化了校準過程。
[0035] 通常，一組像點{pk}能夠獲得圖像捕獲平面402上的一組捕獲點{rk}。函數(shù)f(x) (或者更一般地，三維表面）的向內彎曲（內凹）的部分能夠導致該組像點{p k}中相鄰的 像點在捕獲的圖像中聚合，而向外彎曲（外凸）的部分能夠導致相鄰像點發(fā)散。對于表面 的將圖案P反射到相機中的區(qū)域R，使g(P)表示捕獲的圖像圖案。為了確定表面區(qū)域R的 形狀，映射g(·)可以是內射函數(shù)，即，g(·)可以是函數(shù)（不能將一個點P k映射到多個像 點rk)，g( ·)可以是一對一映射的（不能將兩個不同的點pk映射到單個像點rk)。如果每 個像點r k可以鏈接到唯一的源點pk(如通過利用不同顏色的源點，或者通過在不同時間使 源點突然亮起/熄滅），然后可以唯一地確定區(qū)域R的形狀。如本文進一步簡述的，也可以 通過從一個或多個不同的像點開始迭代地構造表面估計來確定區(qū)域R的形狀。
[0036] 如圖5A中所示，沿光線506進入圖像捕獲設備504并源自圖像平面502上的點p 的每條光線可被具有不同位置和取向的多個候選表面508中的任何一個反射。所捕獲圖 像中的單個點r可源自從點qi處的曲線fjx)，或從點q 2處的曲線f2(x)，或點q3處的曲線 f3(x)反射的光。由于入射角必須等于任何反射點處的反射角，因此能夠沿著進入圖像捕獲 設備504的方向-e在每個可能的相交反射點處確定候選表面取向508。（圖5A中的單位 矢量e對應于圖4中的單位矢量e k。）對于源自圖像平面502上的點p的光線以及在距離 位置c處的圖像捕獲設備504的距離1處與光線506相交的函數(shù)f(x)，由方程（1)給出反 射點q處表面f (X)的單位正切t和單位法線η :
[0037]

【權利要求】
1. 一種用于對物體的兩個反射表面層的三維表面形狀進行估計的方法，所述方法包 括： 由圖像捕獲設備捕獲所述物體的反射像，所述物體的所述反射像包括第一反射像圖案 和第二反射像圖案，其中每個反射像圖案是從所述兩個反射表面層中的對應的一個反射表 面層反射的，其中所述第一反射像圖案穿過第一偏振介質，并且其中所述第二反射像圖案 穿過第二偏振介質，其中所述第一偏振介質的特征在于具有第一偏振取向，并且其中所述 第二偏振介質的特征在于具有第二偏振取向，其中所述第一偏振取向和第二偏振取向彼此 不同； 從所述第一反射像圖案獲得第一組二維反射像點； 從所述第二反射像圖案獲得第二組二維反射像點；以及 通過比較所述第一組二維反射像點和第二組二維反射像點來生成對所述物體的所述 兩個反射表面層中的每一個的所述三維表面形狀的估計。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，所述第一反射像圖案和第二反射像圖案各自包括與所 述物體的所述至少兩個反射表面層的形狀相關的信息。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，還包括： 根據(jù)所捕獲的像素化二維反射像對所述第一反射像圖案和第二反射像圖案進行像素 化以形成二元像素化圖像。
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，所述二元像素化圖像包括像素群集的陣列，每個像素 群集對應于所接收的反射像中的各個可識別點，所述各個可識別點對應于二維像點。
5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，所述二維像點為對應像素群集的質心。
6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，還包括： 針對每個二維像點來計算一組三維方向矢量，其中每個三維矢量表示針對相應二維像 點，光線從所述反射表面層上的反射點行進至所述圖像捕獲設備的圖像平面的方向。
7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，還包括： 針對所述二維像點中的每一個來確定鄰接信息，所述鄰接信息將每個點相關到其相鄰 點。
8. 根據(jù)權利要求7所述的方法，還包括： 針對沿其對應三維方向矢量的每個二維像點來計算一組三維表面估計，其中所述一組 三維表面估計中的每個元素表示所述反射物體的將所述二維像點反射到所述圖像捕獲設 備中的所述表面的不同位置和取向。
9. 根據(jù)權利要求8所述的方法，通過所述比較以生成所述兩個反射表面層中的每一個 的所述三維表面形狀的所述估計包括：使將所述三維表面估計連接到先前估計的三維表面 估計的曲線的曲率函數(shù)最小化。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其中所述曲線包括三次多項式函數(shù)。
11. 一種用于對具有多個反射表面的制造部件的三維表面形狀進行估計的裝置，所述 裝置包括： 圖像捕獲設備，其用于從所述制造部件捕獲第一反射像圖案和第二反射像圖案，由所 述圖像捕獲設備捕獲的每個反射像圖案穿過對應的偏振介質，每個偏振介質具有不同的偏 振取向；以及 處理單元，其耦合到所述圖像捕獲設備并被配置為處理所捕獲的反射像圖案，并通過 比較與所述第一反射像和所述第二反射像相關聯(lián)的信息來評估所述制造部件的所述多個 反射表面中的至少兩個的幾何特性。
12. 根據(jù)權利要求11所述的裝置，其中每個反射像圖案是從所述多個反射表面層中的 對應的一個反射表面層反射的。
13. 根據(jù)權利要求12所述的裝置，其中所述圖像捕獲設備從所述第一反射像圖案捕獲 第一組二維反射像點，以及從所述第二反射像圖案捕獲第二組二維反射像點，并且其中所 述處理器通過比較所述第一組二維反射像點和第二組二維反射像點來生成對所述物體的 至少兩個反射表面層中的每一個的所述三維表面形狀的估計。
14. 根據(jù)權利要求13所述的裝置，還包括： 圖像像素化器，其被配置為根據(jù)所捕獲的像素化二維反射像對所述第一反射像圖案和 第二反射像圖案進行像素化以形成二元像素化圖像，其中所述二元像素化圖像包括像素群 集的陣列，每個像素群集對應于所接收的反射像中的各個可識別點，所述各個可識別點對 應于二維像點。
15. 根據(jù)權利要求14所述的裝置，其中所述處理器還可操作以針對每個二維像點來計 算一組三維方向矢量，其中每個三維矢量表示針對相應二維像點，光線從所述反射表面層 上的反射點行進至所述圖像捕獲設備的圖像平面的方向，并針對沿其對應三維方向矢量的 每個二維像點來計算一組三維表面估計，其中所述一組三維表面估計中的每個元素表示所 述反射物體的將所述二維像點反射到所述圖像捕獲設備中的所述表面的不同位置和取向。
16. -種用于對編碼成計算機程序代碼的物體的至少兩個反射表面層的三維表面形狀 進行估計的非暫態(tài)計算機可讀介質，包括： 用于捕獲從第一反射表面層和與所述第一反射表面層相鄰的第二反射表面層反射的 反射像圖案的計算機程序代碼； 用于利用所捕獲的反射像圖案中的像素的亮度值和色度值的組合，將所捕獲的反射像 圖案分離成用于所述第一反射表面層的第一反射像圖案和用于所述第二反射表面層的第 二反射像圖案的計算機程序代碼；以及 用于通過將所述第一反射像圖案和第二反射像圖案分別與參考圖像圖案進行比較來 生成對所述第一反射表面層和第二反射表面層的所述三維表面形狀的估計的計算機程序 代碼。
17. 根據(jù)權利要求16所述的非暫態(tài)計算機可讀介質，還包括： 根據(jù)所捕獲的像素化二維反射像對所述第一反射像圖案和第二反射像圖案進行像素 化以形成二元像素化圖像的計算機代碼。
18. 根據(jù)權利要求17所述的非暫態(tài)計算機可讀介質，所述二元像素化圖像包括像素群 集的陣列，每個像素群集對應于所接收的反射像中的各個可識別點，所述各個可識別點對 應于二維像點。
19. 根據(jù)權利要求18所述的非暫態(tài)計算機可讀介質，所述二維像點為對應像素群集的 質心。
20. 根據(jù)權利要求19所述的非暫態(tài)計算機可讀介質，還包括： 針對每個二維像點來計算一組三維方向矢量的計算機代碼，其中每個三維矢量表示針 對相應二維像點，光線從所述反射表面層上的反射點行進至所述圖像捕獲設備的圖像平面 的方向。
21. -種用于對物體的兩個反射表面層的三維表面形狀進行估計的裝置，所述裝置包 括： 用于由圖像捕獲設備捕獲所述物體的反射像的裝置，所述物體的所述反射像包括第一 反射像圖案和第二反射像圖案，其中每個反射像圖案是從所述兩個反射表面層中的對應的 一個反射表面層反射的，其中所述第一反射像圖案穿過第一偏振介質，并且其中所述第二 反射像圖案穿過第二偏振介質，其中所述第一偏振介質的特征在于具有第一偏振取向，并 且其中所述第二偏振介質的特征在于具有第二偏振取向，其中所述第一偏振取向和第二偏 振取向彼此不同； 用于從所述第一反射像圖案獲得第一組二維反射像點的裝置； 用于從所述第二反射像圖案獲得第二組二維反射像點的裝置；以及 用于通過比較所述第一組二維反射像點和第二組二維反射像點來生成對所述物體的 所述兩個反射表面層中的每一個的所述三維表面形狀的估計的裝置。
22. 根據(jù)權利要求21所述的裝置，所述第一反射像圖案和第二反射像圖案各自包括與 所述物體的所述至少兩個反射表面層的形狀相關的信息。
23. 根據(jù)權利要求22所述的裝置，還包括： 用于根據(jù)所捕獲的像素化二維反射像對所述第一反射像圖案和第二反射像圖案進行 像素化以形成二元像素化圖像的裝置。
24. 根據(jù)權利要求23所述的裝置，所述二元像素化圖像包括像素群集的陣列，每個像 素群集對應于所接收的反射像中的各個可識別點，所述各個可識別點對應于二維像點。
25. 根據(jù)權利要求24所述的裝置，所述二維像點為對應像素群集的質心。
26. 根據(jù)權利要求25所述的裝置，還包括： 用于針對每個二維像點來計算一組三維方向矢量的裝置，其中每個三維矢量表示針對 相應二維像點，光線從所述反射表面層上的反射點行進至所述圖像捕獲設備的圖像平面的 方向。
27. 根據(jù)權利要求26所述的裝置，還包括： 用于針對每個所述二維像點來確定鄰接信息的裝置，所述鄰接信息將每個點相關到其 相鄰點。
28. 根據(jù)權利要求27所述的裝置，還包括： 用于針對沿其對應三維方向矢量的每個二維像點來計算一組三維表面估計的裝置，其 中所述一組三維表面估計中的每個元素表示所述反射物體的將所述二維像點反射到所述 圖像捕獲設備中的所述表面的不同位置和取向。
29. 根據(jù)權利要求28所述的裝置，通過所述比較以生成所述兩個反射表面層中的每一 個的所述三維表面形狀的所述估計包括：使將所述三維表面估計連接到先前估計的三維表 面估計的曲線的曲率函數(shù)最小化。
30. 根據(jù)權利要求29所述的裝置，其中所述曲線包括三次多項式函數(shù)。
【文檔編號】G06T7/00GK104221053SQ201380017259
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年1月31日 優(yōu)先權日:2012年2月8日
【發(fā)明者】帕特里克·克斯勒N·A·潤得利 申請人:蘋果公司