Diante do problema da ambiguidade do vetor normal da superfície na reconstrução 3D por polarização infravermelha e da falta de restrições físicas em métodos puramente baseados em dados, propõe-se um método de reconstrução que integra conhecimentos prévios físicos da polarização infravermelha com aprendizado profundo, visando melhorar a precisão e estabilidade da estimativa do vetor normal para realizar uma reconstrução 3D de alta precisão da superfície do objeto. Informações de polarização como intensidade infravermelha, grau de polarização linear e ângulo de polarização são extraídas a partir dos dados brutos das imagens polarizadas. De acordo com a relação entre o ângulo zenital e o grau de polarização linear estabelecida pelo modelo híbrido de radiação polarizada, o ângulo zenital do vetor normal da superfície é invertido, e, utilizando a correspondência entre o ângulo de polarização e a geometria da superfície, dois ângulos azimutais candidatos são derivados, constituindo assim os vetores normais candidatos. Foi desenvolvido a rede ThermalUNet para gerar vetores normais de referência a partir das informações de polarização. Por fim, o vetor normal de referência é utilizado para restringir e corrigir os vetores normais candidatos gerados pelo modelo físico, obtendo-se assim um campo de vetores normais consistente e estável. Os resultados experimentais no conjunto de dados público de polarização infravermelha termal de onda longa ThermoPol16 mostram que o erro angular médio do vetor normal obtido por este método é de 8,36°, com 81,97% dos pixels apresentando erro inferior a 11,25%, superando a precisão dos métodos existentes. A validação adicional em um conjunto de dados de imagens de polarização infravermelha de onda média coletado por nós mesmos indica um erro angular médio do vetor normal de 7,3° para alvos com diferentes temperaturas e materiais, demonstrando que o método pode recuperar de forma estável e precisa a morfologia 3D da superfície do alvo. Este método resolve o problema da ambiguidade do vetor normal na reconstrução 3D por polarização e exibe boa precisão e estabilidade sob diferentes materiais, temperaturas e condições da banda infravermelha.

Imagem por polarização infravermelha; reconstrução 3D por polarização; imagem computacional; vetor normal da superfície