计算机三维图像模型在各行各业得到了广泛的应用。光度立体法作为三维立体重构最方便易行的一种方法，已经不仅仅应用于大型场景的构建，正在涉足微纳尺度领域的观察。本课题涉及到的光纤和平面光波光路(PLC)芯片波导的尺寸都在微米量级。对于光子集成技术领域微纳尺寸目标，通过三维立体重构，不仅可以实现更直观的观测，还可以优化光纤-芯片耦合对准问题，提供工程影像指导。本文在课题组构建的单镜头多角度高倍率机器视觉系统实验平台上，来实现光纤-PLC芯片耦合场景三维图像的重构。进而精确的指导光纤与PLC芯片的耦合对准，提高耦合效率。　　首先，简要介绍了光子集成技术和PLC芯片耦合观察技术的最新进展。从三维立体重构的现状出发，结合构建的实验平台和实验对象，分析了各种重构方法的利弊，最终选择光度立体法进行三维立体重构。继而回顾了光度立体法在三维立体重构上的最新进展，分析了光度立体法在应用中的优势以及局限性。　　其次，光度立体法对用于三维重构的原始图像要求较高，从获取高质量的原始实验图像角度出发，对光纤和芯片表面的光学条件分别进行了分析讨论。由于受到各种条件限制以及随机干扰，成像系统获得的原始图像通常无法直接用在视觉系统中。为了便于后续三维重构时对有效信息的提取，必须事先对原始图像采取噪声过滤、灰度矫正等图像预处理。　　接着又对光度立体模型进行了改进。鉴于光子芯片波导部分和光纤的尺寸问题，在使用光度立体法时尤其需要注意光照条件的选取，注意光照强度的调节。本文在经典光度立体算法基础上对三维立体图进行修正。并将最终重构出的脊波导端部的三维立体图与扫描电镜图进行了比较。　　最后，光纤由于自身材质的原因，通过光度立体法进行三维立体重构较困难。考虑到楔形光纤端部形状规则，由平面图像即可求出其尺寸信息，进而可以建立光纤端部的数字化模型。由此，最终得到了光纤-PLC芯片的三维耦合场景。并对重构出的光纤的楔角以及光纤与波导之间的工作距离进行了分析讨论。