CN104751464A - 基于相机光源阵列模式的真实感材质测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于相机光源阵列模式的真实感材质测量装置及方法，包括可旋转工作台，所述可旋转工作台上固定材质采集平台、半圆弧相机固定臂和可旋转的半圆弧光源旋转臂；所述相机固定臂上架设有多台相机，所述光源旋转臂上架设有多个光源。采用可扩展的相机阵列与光源阵列方案，采集效率与系统成本可控制；相机位置在拍摄过程中固定不变，保证了整体拍摄精度。光源旋转臂，工作台旋转角度可控制，可以实现不同精度的材质拍摄采样。采用不同曝光度设置实现拍摄，最终拍摄结果的动态范围可扩展，满足材质测量需求。软件采用同一高速记录软件SDK，无论将来用采集卡做低速采集还是用专用存储器CORE做高速存储，均可兼容。

Description

基于相机光源阵列模式的真实感材质测量装置及方法

技术领域

本发明涉及多相机多光照系统，是一种基于相机光源阵列模式的真实感材质测量装置及方法。

背景技术

渲染技术是动漫电影制作的主要技术。当前的渲染技术主要有两种发展方向，一种是追求真实的照片级图像质量的渲染；一种是追求特殊艺术效果的非真实渲染(Non-Photorealistic Rendering,NPR)。真实感渲染是目前大多三维作品追求的效果，研究要点主要集中在真实性。随着技术的发展，真实感渲染越来越倾向于测量真实感材质来提高渲染质量。

真实感材质的测量通过材质采集系统捕获真实世界的各种材质的信息，将这些信息存储到双向纹理函数(Bidirectional Texture Function,BTF)函数中，建设基于测量的BTF材质库。使用获得的BTF函数通过渲染引擎对三维模型进行渲染，使其能逼真地模拟现实世界的物体和场景。

目前存在很多种真实感材质测量系统。波恩大学的Dome II系统是一种自动化，平行化，鲁棒性强，快速且可移植的获得BTF的系统，该材质采集系统通过照相机和灯光阵既可以进行平面材质采集也可以采集三维立体物体的材质，可靠性强，精确度高，在速度，质量和合理的开销之间达到了平衡。设备整体造型为半径2米的半球状，半球内部在径向方向上每隔7.5度放置一个照相机，共11个相机，照相机旁放置4个投影仪，半球架上平行挂置188个LED灯，半球中心位置放置旋转台，用以放置采样物体，旋转台每次转动15度。半球圆顶的设计使得半球壁上放置的相机高度平行，使用这套设备，获得的BTF没有任何移动的部分。所有相机同时拍照，平行地捕获所有视角方向物体表面的反射情况，不牺牲空间分辨率。同时，旋转台载着物体每次转动15度，使相机能够全方位地捕捉材质的信息。由于这种系统装置复杂，使用的相机数目和LED灯数量大，整个系统的造价比较高，只适于部分资金充裕的大型研究所研究使用。

Gonioreflectometers真实感材质测量系统主要包括支架、相机、光源以及旋转工作台。支架包括两个独立控制的机械臂，要求精度为±0.03°。其中一个机械臂有一个旋转轴，绕z轴旋转，配合绕y轴旋转的采样台，实现半球面2自由度控制；另一个机械臂为两个旋转轴，绕z,x轴旋转，实现半球面2自由度控制。在实际实现中，可以选择2自由度机械臂控制光源或相机。光源要求稳定输出，近似平行光，目前普遍使用LED光源。一种方法是由若干个(10个)LED组成一个大光源，光源亮度可控。这种系统装置比较简易，造价低，但是由于相机机械臂的转动，会造成成像的不稳定，影响最终生成的BTF数据的准确度。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于相机光源阵列模式的真实感材质测量装置及方法，该装置通过多角度光照、多角度拍摄图像来构建演算目标物的各种光照特性；固定的相机机械臂使成像稳定，旋转的灯光机械臂大大减少了LED灯的数量，性价比较高。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于相机光源阵列模式的真实感材质测量装置，包括可旋转工作台，所述可旋转工作台上固定材质采集平台、半圆弧相机固定臂和可旋转的半圆弧光源旋转臂；所述相机固定臂上沿其半圆弧架设有多台相机，提供多角度拍摄，所述光源旋转臂上沿其半圆弧架设有多个光源，提供多角度光照，相机和光源的布设形成阵列模式。

所述可旋转工作台包括底座和可旋转台面，所述底座和可旋转台面之间通过连接构件连接，所述连接构件上设有相机固定臂接口和光源旋转臂接口。

所述材质采集平台固定在可旋转台面上，材质采集平台上固定待测量材质。

所述可旋转台面及光源旋转臂接口与电机相连，电机与控制器连接，控制器与计算机相连，计算机控制电机带动可旋转台面或光源旋转臂接口旋转，所述可旋转台面和光源旋转臂接口360度独立旋转，转动误差均不超过0.05度。

所述相机固定臂包括半圆弧臂和底部连杆，所述底部连杆连接半圆弧臂的两端，所述底部连杆固定于相机固定臂接口。

所述相机固定臂间隔7.5度俯仰角预置相机固定位，为保证精度，拍摄中应在一侧俯仰角15度，30度，45度，60度，75度，90度放置相机，其他位置可扩展。

所述光源旋转臂包括半圆弧臂和底部连杆，所述底部连杆连接半圆弧臂的两端，所述底部连杆固定于光源旋转臂接口。

所述光源旋转臂能够绕工作台竖直轴旋转180度，旋转精度为0.05度。

所述光源旋转臂间隔7.5度俯仰角预置光源固定位，为保证精度，拍摄中应在一侧俯仰角15度，30度，45度，60度，75度，90度放置光源，其他位置可扩展。

所述相机通过GigE接口与计算机连接，通过计算机测量系统指令控制每个相机的拍摄，采集拍摄数据。

所述光源连接LED光源控制器，光源控制器与计算机连接，通过计算机测量系统指令控制每个光源的开关。

所述装置的附件包括漫反射版、比色版、包含高光材质球的校准版。校准版用于相机、光源位置校准，漫反射版及比色版用于光照辐照度校准。装置的附件位于可旋转工作台面上。

一种基于相机光源阵列模式的真实感材质测量装置的方法，包括以下步骤：

步骤1:相机标定，获取相机的内部参数和外部参数，确定相机的方位；

步骤2:光源标定，确定光源的位置；

步骤3:辐照度标定，计算逆响应函数χ^-1；

步骤4:材质测量与数据采集，利用主控计算机控制光源旋转臂旋转、工作台旋转、LED光源开启次序、相机拍摄次序以及采集数据收集。

步骤5:HDR处理，利用步骤3中求得的逆响应函数χ^-1，根据两幅同角度不同曝光的图像，生成HDR图；

步骤6:正投影校正，将拍摄图像调整为正视投影角度；

步骤7:BTF生成，最后的BTF数据包括步骤1获得的相机的方位，步骤2获得的光源的方位，以及步骤4采集到的图像经过步骤5与步骤6的处理后获得的最终图像。

所述步骤1的具体步骤为：

步骤1.1:定义可旋转工作台中心为世界坐标原点，竖直方向为z轴，相机固定臂的底部连杆为x轴；

步骤1.2:开启顶部光源，多台相机依次拍摄多幅图像，每张图像都能够直接求出投影变换矩阵，利用至少三张光轴不平行的图像求出相机内参数；最后计算每张图像拍摄时的相机外参数；

步骤1.3:通过求出的相机内参数，得到相机的畸变系数，计算畸变映射，从而矫正畸变效应，矫正拍摄的图像；

步骤1.4:利用相机坐标系至世界坐标系的转化，将拍摄的棋盘格图像变换为正投影下的图像，多幅图像通过特征点比对误差，其中，相机坐标系的原点为相机光心，X轴和Y轴与成像平面坐标系的x轴和y轴平行，Z轴为相机的光轴，和图像平面垂直；

步骤1.5:转动可旋转工作台15度，重复步骤1.2-1.4，检验工作台是否水平，相机固定臂是否竖直。

所述步骤2的具体步骤为：对每个光源位置，利用校准版金属球检测光源反射高光；已知相机及金属球位置，利用反向光线跟踪，计算光源位置；转动光源旋转臂15度，重复测试。

所述步骤3的具体步骤为：

步骤3.1:对每个相机位置c，拍摄暗帧Dc，记录曝光时间T，将图像的像素值减去相应暗帧的像素值来消除热噪点、矫正传感器偏差；

步骤3.2:对于相机位置c以及LED光源l，像素点x位置照射到相机的辐照度Lx与一个恒定的常数因子α_X的乘积可表示为：

${\mathrm{\α}}_X{L}_X=\frac{1}{{\mathrm{\Σ}}_T\mathrm{\ω}\left(I_X^T\right)}\underset{T}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\ω}\left(I_X^T\right)\frac{{\mathrm{\χ}}^{-1}(I_X^T-D_X^T)}{T};$

其中，L_X为每个像素点x的辐射强度，ω为权重函数，:物体的每个像素点x的像素值，χ为相机的响应函数，为黑帧的每个像素点x的像素值，T为曝光时间；

步骤3.3:用一个反照率为99％的标准漫反射白板，求得对应相机及LED光源的白板辐照度：

${\mathrm{\α}}_X{E}_X=\frac{\mathrm{\π}}{a}\frac{{\mathrm{\χ}}^{-1}(W_X-D_X^T)}{T};$

其中，E_X为每个图像的辐照强度，为反照率，W_X为权重函数，T为相机的曝光时间；

步骤3.4:像素点x的反射采样系数ρ_X可以表示为:

${\mathrm{\ρ}}_X=\frac{L_X}{E_X}=\frac{{\mathrm{\α}}_X{L}_X}{{\mathrm{\α}}_X{E}_X}.$

步骤4的标准步骤为：

步骤4.1:利用计算机控制单独开启每一个LED光源，利用每一台相机拍摄两幅不同曝光的图像；

步骤4.2：通过计算机控制转动光源旋转臂到下一个位置，重复4.1拍摄过程，直到光源旋转臂完成180度旋转；

步骤4.3：通过计算机控制转动工作台到下一个位置，重复4.1及4.2拍摄过程，直到工作台完成360度旋转。

本发明的有益效果为：

1.采用可扩展的相机阵列与光源阵列方案，采集效率与系统成本可控制。

2.相机位置在拍摄过程中固定不变，光源转动臂及工作台的转动误差小，对最终拍摄数据影响小，保证了整体拍摄精度。

3.光源旋转臂，工作台旋转角度可控制，可以实现不同精度的材质拍摄采样。

4.采用不同曝光度设置实现拍摄，最终拍摄结果的动态范围可扩展，满足材质测量需求。

5.软件采用同一高速记录软件SDK，无论将来用采集卡做低速采集还是用专用存储器CORE做高速存储，均可兼容。

附图说明

图1为本发明真实感材质测量装置结构示意图；

图2为本发明真实感材质测量装置材质采集过程；

图中，1为光源旋转臂，2为相机固定臂，3为材质采集平台，4为可旋转台面，5为连接构件，6为底座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，基于相机光源阵列模式的真实感材质测量装置由光源、相机、采集存储单元、固定臂及标定件等组成，分别用于多角度光照、多角度拍摄、图像数据记录与处理、光源相机移动控制和标定。

1、支架及支撑结构：构建一套半径1米的相机固定臂2，1.25米的光源旋转臂1，组成拍摄支架，以及中心旋转工作台组成支撑结构，光源旋转臂1与工作台面通过计算机串口编程控制。

(1)半球臂：光源旋转臂1和相机固定臂2采用半球臂，分别用于架设相机和光源，半球臂可绕支撑轴旋转180度，旋转精度控制在0.05度。采用铝型材组成180度弧。每半球弧每间隔7.5弧度设置一个固定位，共25个固定位。光源旋转臂1半球弧间隔安装固定25个光源；相机固定臂2半球弧由垂直方向开始，向一侧间隔安装固定6个相机。

(2)支撑结构：支撑结构采用大功率转台，直流步进电机控制，可独立控制工作台面及光源支撑臂的旋转，转动误差小于0.05度。可旋转工作台包括可旋转台面4、连接构件5和底座6，材质采集平台3固定在可旋转台面4上，材质采集平台3上固定待测量材质。连接构件5上设有相机固定臂接口和光源旋转臂接口。光源旋转臂1和相机固定臂2分别固定在相机固定臂接口和光源旋转臂接口上。

2、多光照模块：光源采用定制5W LED点光源，可形成定向的点光源照明，光源控制系统采用IO卡进行控制。

3、多相机模块：选择线性响应好，抗震能力强，动态范围较高(70dB)的工业相机。

4、采集处理平台：通过网口相机与计算机关联，配备图形工作站，以及相关连接线附件。

5、标定件：本系统包含几何、颜色、光照强度测量等标准件用于系统标定，包括几何标定版、白平衡板、色板、光度计。

测量装置的安装与测试工作如下：

(1)系统货物质量检验：确认货物机械特性、数量；

(2)机械组装搭建：进行安装位置选定、转台、机械臂组装；

(3)相机组装：包括相机安装固定、几何位置校准；

(4)光源组装：包含光源安装固定、几何位置校准；

(5)线路布置：6条相机电源线、13条光源控制线、旋转臂电源控制线以及相机连接网线等；

(6)电气测试：测试系统电气性能、确保系统运行；

(7)软件安装：安装系统数据采集记录软件，测试1小时内系统测试记录效果。

其中多光照模块的LED光源采用定制5W LED点光源，可形成定向的点光源照明，光源控制系统采用IO卡进行控制，当一个光源打开时，控制其余光源关闭，逐次打开每一个光源，对材质进行测量。主要参数如下：

颜色：白光；

功率：5W；

色温：6500K；

光源均匀性>70％；

照明区域：0.6米×1.5米；

控制器：可串口控制每一路光源；

控制器点亮关闭速度：>60路/秒。

多相机模块的相机采用Imperx公司的新产品400万象素相机ICL-B2041，相机采用高端Kodak最新的7.4um CCD芯片，线性响应好，抗震能力强，动态范围达到70dB。Imperx相机内部处理采用大容量FPGA，具有比一般CCD相机更多的参数调节功能。

相机参数如下：

分辨率：400万像素；

芯片尺寸：4/3”；

像元：7.4um；

帧率：34fps；

信噪比：60dB；

输出格式：8，10，12bit；

曝光控制：1us/step，最小1/500,000s；

内部缓存：256MB；

镜头接口：C口；

尺寸：46*46*58mm；

重量：165g；

冲击振动：100g(20-200)Hz,1000g；

工作温度：-40～+85度；

镜头配置尼康50mm和100mm镜头。

采集处理平台通过网口相机与计算机关联，配备图形工作站：I7,16GB,Quadrok4000,4*240SSD，以及相关连接线附件。

标定件部分包含几何、颜色、光照强度测量等标准件用于系统标定。

1.几何标定版：一块360mm×270mm，一块100mm×100mm；

2.白平衡板：200mm×200mm；

3.色板：24色，290×200mm；

4.光度计：0-200000Lux。

如图2所示，测量装置的材质采集过程如下：

(1)相机校正：相机校正的目的是获取相机的内部参数和外部参数。

(1-1)定义旋转台中心为世界坐标原点，竖直方向为z轴，相机支架位置为x轴。

(1-2)开启顶部光源，6台相机依次拍摄6幅图像，每张图像(包含chessboard)都可以直接求出“投影变换矩阵”，利用至少三张光轴不平行的图像可以求出相机内参数；最后计算每张图像拍摄时的相机外参数。

(1-3)相机内外参数验证，读取相机配置文件定位相机内部参数(焦距、光圈)；通过相机安装位置，计算相机外部参数(相机外参数为相机模型中的像旋转矩阵和平移矩阵,定义了图像平面到世界坐标系的变换关系)，与步骤2结果比较，误差较大时给出警告；通过求出的相机内参数，得到相机的畸变系数，计算畸变映射，从而矫正畸变效应，矫正拍摄的图像；。

(1-4)利用相机坐标系至世界坐标系的转化，将拍摄的棋盘格图像变换为正投影下的图像，6幅图像通过几个特征点比对误差。

(1-5)转动工作台15度，重复2-4，工作台是否水平，相机支架是否竖直，工作台转动误差0.05度。

(2)光源校正：对每个LED光源位置，利用金属球检测光源反射高光；已知相机及金属球位置，利用反向光线跟踪，计算光源位置。两个金属球用于计算，两个金属球用于验证，或四个金属球拟合求解光源位置。转动光源支架15度，重复测试。

(3)辐照度校正：利用多曝光动态范围增强方法及比色板，计算逆响应函数χ^-1。

(3-1)对每个相机位置c，拍摄暗帧(dark frames)Dc,记录曝光时间T，将图像的像素值减去相应暗帧的像素值来消除热噪点、矫正传感器偏差；

(3-2)对于相机位置c以及LED光源l，像素点x位置照射到相机的辐照度Lx与一个因子α_X(未知但恒定)的乘积可表示为：

${\mathrm{\α}}_X{L}_X=\frac{1}{{\mathrm{\Σ}}_T\mathrm{\ω}\left(I_X^T\right)}\underset{T}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\ω}\left(I_X^T\right)\frac{{\mathrm{\χ}}^{-1}(I_X^T-D_X^T)}{T};$

其中，L_X为每个像素点x的辐射强度，ω为权重函数，:物体的每个像素点x的像素值，χ为相机的响应函数，为黑帧的每个像素点x的像素值，T为曝光时间。

(3-3)用一个反照率albedo为99％的标准漫反射白板(SphereOptics ZenithUltraWhite)，求得对应相机及LED的白板辐照度。

${\mathrm{\α}}_X{E}_X=\frac{\mathrm{\π}}{a}\frac{{\mathrm{\χ}}^{-1}(W_X-D_X^T)}{T};$

其中，E_X为每个图像的辐照强度，为反照率，W_X为权重函数，T为相机的曝光时间。

(3-4)像素点x的反射采样系数可以表示为:

${\mathrm{\ρ}}_X=\frac{L_X}{E_X}=\frac{{\mathrm{\α}}_X{L}_X}{{\mathrm{\α}}_X{E}_X}.$

(4)测量与数据采集：设计用于采集的XML接口，主要包括(相机位(theta)转台(phi)LED位(theta*phi)，曝光时间及LED强度，时间)，根据XML描述，控制支架、转台、相机、LED工作，传输数据到计算机进行预览、存储。实现XML快速编辑功能，提供拍摄暂停、任意位置继续功能。采集速度更快可以达到34fps，13个点光源的情况下平均每个机械臂采集速度为1s左右(含机械臂运动时间)，15度间隔相机采样和光照照明的情况下，普通模式下整个系统采集时间约为5分钟，2次曝光HDR模式下系统采集时间约为10分钟。

(5)HDR处理：利用步骤3中求得的逆响应函数χ^-1，根据两幅同角度不同曝光的图像，生成HDR图。

(6)正投影校正：将拍摄图像调整为正视投影角度。

(7)BTF生成：将所有采集完的图像进行完以上步骤的处理，即为最后的BTF数据。

对真实感材质测量装置的系统维护：

12个月内安排一次专人远程或现场进行系统维护检测；

关键电气性能检测：确保电气稳定、无安全隐患；

存储系统检测与维护：确保系统稳定工作、8小时运行无故障。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于相机光源阵列模式的真实感材质测量装置，其特征是，包括可旋转工作台，所述可旋转工作台上固定材质采集平台、半圆弧相机固定臂和可旋转的半圆弧光源旋转臂；所述相机固定臂上沿其半圆弧架设有多台相机，提供多角度拍摄，所述光源旋转臂上沿其半圆弧架设有多个光源，提供多角度光照，相机和光源的布设形成阵列模式。

2.如权利要求1所述的真实感材质测量装置，其特征是，所述可旋转工作台包括底座和可旋转台面，所述底座和可旋转台面之间通过连接构件连接，所述连接构件上设有相机固定臂接口和光源旋转臂接口；所述材质采集平台固定在可旋转台面上，材质采集平台上固定待测量材质。

3.如权利要求2所述的真实感材质测量装置，其特征是，所述可旋转台面及光源旋转臂接口与电机相连，电机与控制器连接，控制器与计算机相连，计算机控制电机带动可旋转台面或光源旋转臂接口旋转，所述可旋转台面和光源旋转臂接口360度独立旋转，转动误差均不超过0.05度。

4.如权利要求1所述的真实感材质测量装置，其特征是，所述相机固定臂包括半圆弧臂和底部连杆，所述底部连杆连接半圆弧臂的两端，所述底部连杆固定于相机固定臂接口；所述光源旋转臂包括半圆弧臂和底部连杆，所述底部连杆连接半圆弧臂的两端，所述底部连杆固定于光源旋转臂接口；所述光源连接LED光源控制器，光源控制器与计算机连接，通过计算机测量系统指令控制每个光源的开关；所述相机通过GigE接口与计算机连接，通过计算机测量系统指令控制每个相机的拍摄，采集拍摄数据。

5.如权利要求1所述的真实感材质测量装置，其特征是，还包括附件，所述附件包括漫反射版、比色版、包含高光材质球的校准版；附件位于可旋转工作台面上；所述相机固定臂间隔7.5度俯仰角预置相机固定位，所述光源旋转臂间隔7.5度俯仰角预置光源固定位；所述光源旋转臂能够绕工作台竖直轴旋转180度，旋转精度为0.05度。

6.一种基于相机光源阵列模式的真实感材质测量装置的方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1:相机标定，获取相机的内部参数和外部参数，确定相机的方位；

步骤2:光源标定，确定光源的位置；

步骤3:辐照度标定，计算逆响应函数χ^-1；

步骤4:材质测量与数据采集，利用主控计算机控制光源旋转臂旋转、工作台旋转、LED光源开启次序、相机拍摄次序以及采集数据收集。

步骤5:HDR处理，利用步骤3中求得的逆响应函数χ^-1，根据两幅同角度不同曝光的图像，生成HDR图；

步骤6:正投影校正，将拍摄图像调整为正视投影角度；

步骤7:BTF生成，最后的BTF数据包括步骤1获得的相机的方位，步骤2获得的光源的方位，以及步骤4采集到的图像经过步骤5与步骤6的处理后获得的最终图像。

7.如权利要求6所述的真实感材质测量装置的方法，其特征是，所述步骤1的具体步骤为：

步骤1.1:定义可旋转工作台中心为世界坐标原点，竖直方向为z轴，相机固定臂的底部连杆为x轴；

步骤1.2:开启顶部光源，多台相机依次拍摄多幅图像，每张图像都能够直接求出投影变换矩阵，利用至少三张光轴不平行的图像求出相机内参数；最后计算每张图像拍摄时的相机外参数；

步骤1.3:通过求出的相机内参数，得到相机的畸变系数，计算畸变映射，从而矫正畸变效应，矫正拍摄的图像；

步骤1.4:利用相机坐标系至世界坐标系的转化，将拍摄的棋盘格图像变换为正投影下的图像，多幅图像通过特征点比对误差，其中，相机坐标系的原点为相机光心，X轴和Y轴与成像平面坐标系的x轴和y轴平行，Z轴为相机的光轴，和图像平面垂直；

步骤1.5:转动可旋转工作台15度，重复步骤1.2-1.4，检验工作台是否水平，相机固定臂是否竖直。

8.如权利要求6所述的真实感材质测量装置的方法，其特征是，所述步骤2的具体步骤为：对每个光源位置，利用校准版金属球检测光源反射高光；已知相机及金属球位置，利用反向光线跟踪，计算光源位置；转动光源旋转臂15度，重复测试。

9.如权利要求6所述的真实感材质测量装置的方法，其特征是，所述步骤3的具体步骤为：

步骤3.1:对每个相机位置c，拍摄暗帧Dc，记录曝光时间T，将图像的像素值减去相应暗帧的像素值来消除热噪点、矫正传感器偏差；

步骤3.2:对于相机位置c以及LED光源l，像素点x位置照射到相机的辐照度Lx与一个恒定的常数因子α_X的乘积可表示为：

${\mathrm{\α}}_X{L}_X=\frac{1}{{\mathrm{\Σ}}_T\mathrm{\ω}\left(I_X^T\right)}\underset{T}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\ω}\left(I_X^T\right)\frac{{\mathrm{\χ}}^{-1}(I_X^T-D_X^T)}{T};$

其中，L_X为每个像素点x的辐射强度，ω为权重函数，物体的每个像素点x的像素值，χ为相机的响应函数，为黑帧的每个像素点x的像素值，T为曝光时间；

步骤3.3:用一个反照率为99％的标准漫反射白板，求得对应相机及LED光源的白板辐照度：

${\mathrm{\α}}_X{E}_X=\frac{\mathrm{\π}}{a}\frac{{\mathrm{\χ}}^{-1}(W_X-D_X^T)}{T};$

其中，E_X为每个图像的辐照强度，为反照率，W_X为权重函数，T为相机的曝光时间；

步骤3.4:像素点x的反射采样系数ρ_X可以表示为:

${\mathrm{\ρ}}_X=\frac{L_X}{E_X}=\frac{{\mathrm{\α}}_X{L}_X}{{\mathrm{\α}}_X{E}_X}.$

10.如权利要求6所述的真实感材质测量装置的方法，其特征是，步骤4的标准步骤为：

步骤4.1:利用计算机控制单独开启每一个LED光源，利用每一台相机拍摄两幅不同曝光的图像；

步骤4.2：通过计算机控制转动光源旋转臂到下一个位置，重复4.1拍摄过程，直到光源旋转臂完成180度旋转；

步骤4.3：通过计算机控制转动工作台到下一个位置，重复4.1及4.2拍摄过程，直到工作台完成360度旋转。