针对人的脸部特征复杂、细节纹理丰富,获取高精度人脸三维模型成本高、工作量大的问题,提出基于梯度光图像的高精度三维人脸重建算法。利用球形灯光装置建立6种不同的光照模式,并利用偏振光特性对镜面反射光和漫反射光进行分离;利用单向梯度光图像,并基于双向反射分布函数(BRDF)得到反射光方向与法线方向的关系,通过计算获取镜面反射和漫反射法线图;将增强后的镜面反射和漫反射法线图进行融合,并映射到低精度模型上,可以重建出高精度的三维人脸模型。实验结果表明,本文方法计算复杂度低,重建精度高,窗口大小为7×7的高通滤波增强的镜面反射图和漫反射法线图以2∶1的比例融合之后,重建的效果最佳,模型能精细到微尺度级。

激光三维成像雷达是空间着陆导航中的一个最重要的传感器。开展激光雷达关键技术研究, 具有重要的科学价值和应用价值, 在国内具有一定的开创性。快速二维扫描系统设计是其中的一项关键技术。采用模拟、数字结合的方法, 设计了扫描系统的驱动、控制电路; 基于虚拟仪器, 采用NI的高速数据采集卡, 设计了电机的测试和标定系统, 测试得到了系统的非线性度和动态特性。结果表明, 此扫描系统可以很好地满足激光三维成像雷达的需求。

研制了一台机载三维激光雷达系统，它采用Nd:YAG高重频激光器作为光源，检流计和摆镜构成扫描机构，C30659-1060-R8B雪崩激光二极管作为望远镜回波探测，Si的PIN管作为发射光触发脉冲的探测，时间间隔测量卡用来探测距离。探测的距离精度35 cm, 振镜摆动频率:50 Hz(光学角±10°),20 Hz(光学角±25°);振镜摆动角度:机械摆角±12.5°(实现光学摆角±25°);回波强度8 bit;高重复频率累加可以得到三维的距离和强度信息。