三维重建技术已经成为计算机视觉、光电工程和图像信号处理等多个学科的交叉技术并且广泛应用到现代医学诊断、摄影测量以及建筑设计等众多领域。本文提出了一种针对镜面目标三维重建技术研究方案,实现了 一种基于图像处理和光的反射原理的三维重建方法。本文重建方法的主要内容有:相机标定、建立镜面目标表面测量系统、采用图像处理的方法匹配光源点和反射点。首先,本文根据张正友相机标定原理标定相机的内参数。其次,提出镜面目标表面梯度测量方案,使用手机显示屏作为光源,向目标表面投射彩色模板,单目相机拍摄目标表面的反射图像,反射图像的每个颜色区域都与彩色模板的一种已知颜色一一对应,使用聚类分析算法构造color-name数据集,查找数据集可得到颜色类别,匹配彩色模板图像和反射图像相同颜色的位置信息。然后,结合光的反射原理建立彩色模板的反射光路图,根据相机的成像原理求取光源点、反射点坐标,代入由几何光路图推导出的一系列公式,计算得到待测镜面目标表面的梯度点云数据。最后,对梯度数据积分求得目标表面点云数据。实验中,本文对多个表面不规则的镜面实物以及动态水面的表面波动过程进行了梯度点云测量并实现表面重建。通过对重建结果的分析可以看出,针对厚度较薄的镜面物体,本文的三维表面测量实验是可行有效的,此外,对于水面等表面变化平缓光滑的波动过程,本文的重建效果较好。