[发明专利]基于单张灰度图像的月表三维形状重构方法

权利要求书

1.一种基于单张灰度图像的月表三维形状重构方法，其特征在于，该方法步骤如下：

（1）提取单张月表灰度图像中各像素点的灰度值信息，找出其中最大灰度值的像素点；

（2）将图像中各像素点的灰度值与最大灰度值相除，得到各像素点倾角的余弦；根据月表反射特性，对月表做近似球形假设，求得各像素点偏角的余弦；

（3）根据各像素点的倾角余弦值、偏角余弦值求得各像素点的表面法线矢量；

（4）将求得的各像素点的表面法线矢量转换为各像素点的高度坐标值；

（5）利用中值滤波对计算得到的各高度坐标值进行滤波处理；

（6）根据得到的表面法线矢量及高度坐标值，利用OpenGL技术重构月表三维形状。

2.根据权利要求1所述的月表三维形状重构方法，其特征在于：所述步骤（1）中最大灰度值为                                                ，该最大灰度值所对应的像素点记为。

3.根据权利要求2所述的月表三维形状重构方法，其特征在于：所述步骤（2）图像中像素点的灰度值与最大灰度值相除，得到像素点倾角的余弦；根据月表反射特性，对月表做近似球形假设，求得像素点偏角的余弦，其中、为图像灰度值做x，y轴的差分运算得到的。

4.根据权利要求3所述的月表三维形状重构方法，其特征在于：所述步骤（3）根据像素点的倾角余弦值、偏角余弦值求得该像素点的表面法线矢量，，其中为矢量的模。

5.根据权利要求4所述的月表三维形状重构方法，其特征在于：所述步骤（4）将得到的像素点的表面法线矢量转换为高度坐标值，公式为

。

6.根据权利要求5所述的月表三维形状重构方法，其特征在于：所述步骤（5）中的中值滤波是设高度集合序列，用长度为的滑动窗口对其进行中值滤波，得到窗口对应的个数，其中，为窗口中心点的值，；将这个数按数值的大小排序，取其序号为正中间的数作为的滤波输出，设为滤波输出，则

。

7.根据权利要求6所述的月表三维形状重构方法，其特征在于：所述步骤（6）中重构月表三维形状后还加入光照模型。

8.根据权利要求7所述的月表三维形状重构方法，其特征在于：所述光照模型是Hapke光照模型，为

，其中 ，，，，，。

9.根据权利要求8所述的月表三维形状重构方法，其特征在于：根据光照模型得到影响辐射值，。

10.根据权利要求9所述的月表三维形状重构方法，其特征在于：对重构的月表三维形状叠加纹理显示。