MATLAB灰度图像三维重建系统：基于光度立体视觉的物体形状恢复

资 源 简 介

本项目采用MATLAB实现光度立体视觉技术，通过分析物体在不同光照下的灰度图像变化，自动计算表面法向量并积分生成三维模型。支持图像预处理、法向量估计、高度积分和三维可视化功能，适用于单张或多张图像的形状恢复。

详 情 说 明

基于灰度图像的三维物体形状恢复系统

项目介绍

本项目是一个基于光度立体视觉技术的三维物体形状恢复系统。通过分析同一物体在不同已知光源方向下的灰度图像，系统能够重建出物体表面的三维形状。该方法主要利用图像亮度与表面法向量、光照方向之间的关系，通过计算表面法向量场并积分得到高度场，最终生成可交互的三维模型。

功能特性

• 灰度图像预处理：支持多张8位灰度图像的批量读取与预处理
• 法向量计算：基于光度立体视觉原理计算物体表面各点的法向量
• 表面高度积分：将法向量场转换为连续的高度场，重建三维形状
• 三维可视化：提供可交互的三维网格模型显示界面
• 多反射模型支持：支持朗伯反射模型和高光反射模型
• 重建质量评估：生成包含重建精度指标的分析报告

使用方法

1. 准备输入数据：

- 将同一物体在不同光照方向下拍摄的灰度图像放置于指定目录 - 准备对应的3×N光源方向矩阵文件（N为图像数量）

1. 配置参数：

- 设置图像尺寸和反射模型参数 - 调整积分算法参数以获得最佳重建效果

1. 运行系统：

- 执行主程序开始三维重建过程 - 系统将自动处理图像并生成重建结果

1. 查看结果：

- 在Figure窗口中查看三维网格模型 - 获取生成的高度图和法向量场MAT文件 - 查看包含精度指标的重建报告

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018b或更高版本
• 内存要求：至少8GB RAM（建议16GB以上）
• 存储空间：至少1GB可用空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心处理流程，具体实现了图像数据的读取与预处理、基于光度立体视觉原理的表面法向量估计、通过积分算法将法向量场转换为高度场、三维网格模型的生成与可视化展示，以及重建结果的导出与精度分析报告的生成等功能模块。