根据金属断口SEM图像的成像机制，提出了针对SEM图像的神经网络反射模型。通过引入分形约束条件和对传统亮度约束条件进行修正，构造了新的能量代价函数,重建出粗糙断口表面的细节特征。分别采用传统的SFS模型和新模型对断口SEM图像进行了对比重建试验，结果最大亮度误差由2384%降到628%；平均亮度误差由446%降到107%。实验表明新模型对未知光源方向的SEM图像有很好的重建效果。