根据图像信息重构物体三维形状是计算机视觉领域的一个重要研究方向。而由单幅图像的明暗度信息恢复物体表面形状(Shape from Shading,SFS)的方法是其中的一个重要分支。SFS方法只需要单幅图像的灰度信息即可实现物体表面的三维重构。在制造、医疗、空间技术等领域都有着非常广阔的应用前景。也受到越来越多的研究者的关注。但SFS方法一般是基于物体表面为漫反射表面的假设,而在实际中一般物体表面既发生了漫反射又发生了镜面反射,这给SFS方法的应用带来极大的困难。研究物体表面反射特性,分离漫反射与镜面反射成分,已成为SFS方法广泛应用中迫切需要解决的问题。本文在分析现有物体表面反射模型的基础上,深入研究了表面反射特性的测量方法,构建了表面反射特性的测定装置,并对一些典型物体表面反射特性进行了测量。为SFS中漫反射与镜面反射成分分离提供了技术保障。本文对物体表面漫反射、镜面反射及混合反射模型进行了研究,并对几种典型的混合反射模型,如Phong模型、Torrance-Sparrow模型、Cook-Torrace模型和Nayar模型进行了对比分析。以LED为光源、光敏晶体管为光电探测器。建构了表面反射特性测定装置。设计了电流—电压转换、电压放大和滤波的信号调理电路,利用蓝津信息运动控制卡中A/D转换功能和串口通讯功能实现了测量结果的显示与分析。对物体表面反射特性的测量原理进行了研究,推导了测量系统的数学模型,并选择混合反射Phong模型。利用最小二乘法求解了Phong模型中的漫反射和镜面反射分量。对几种典型材料进行了反射特性测定实验,验证了本文方法的有效性。