MATLAB多视角三维立方体重构仿真系统

资 源 简 介

基于MATLAB开发的三维立方体重构仿真系统，通过模拟多视角图像采集、SfM点云重建和表面网格化算法，实现从虚拟投影到完整三维模型的重建全流程验证。系统提供可视化界面，支持重建过程动态展示与结果分析。

详 情 说 明

基于多视角图像的三维立方体重构仿真系统

项目介绍

本项目是一个用于三维立方体重构的仿真系统。系统通过模拟多视角下的二维图像采集过程，并综合运用运动恢复结构（SfM）与表面重建算法，实现从虚拟立方体生成到其三维模型重建的全流程仿真。该系统旨在为计算机视觉、三维重建算法的研究与教学提供一个可控、可量化的实验平台。

功能特性

• 模拟图像采集：根据用户设定的立方体参数、相机参数及采集设置，生成虚拟立方体在不同视角下的投影图像序列。
• 三维点云重建：基于SfM算法，利用生成的二维图像序列，通过特征点提取与匹配，恢复出立方体在三维空间中的稀疏点云。
• 网格模型生成：应用泊松表面重建等算法，将离散的三维点云转化为连续的、具有面片信息的网格模型。
• 可视化与对比：提供图形界面，直观展示二维图像、三维点云、重建网格模型，并支持与原始立方体模型的对比显示。
• 精度评估与分析：自动计算重建模型与原始模型之间的误差，并提供点云密度等量化统计指标，生成评估报告。

使用方法

1. 配置参数：在启动主程序前，根据需要修改配置文件或主程序中的参数设置部分，包括：

* 虚拟立方体的尺寸、位置和旋转角度。 * 相机的内部参数（焦距、主点）和外部参数（位姿）。 * 图像采集的视角数量和分辨率。 * 模拟图像噪声的水平。

1. 运行主程序：执行系统的主入口脚本。程序将按照预设流程自动运行。

1. 查看结果：程序运行完毕后，将在指定输出目录生成：

* 多视角模拟图像（PNG格式）。 * 重建的三维点云数据（PLY格式）。 * 生成的立方体网格模型（PLY格式）。 * 文本格式的评估报告。 * 可视化对比结果图像。

1. 交互查看：通过系统提供的可视化界面，可以交互式地浏览三维点云和网格模型。

系统要求

• 操作系统: Windows 10/11, Linux (Ubuntu 16.04 或更高版本), 或 macOS (10.14 或更高版本)
• MATLAB: 版本 R2018b 或更高版本
• 必要工具箱:

* Image Processing Toolbox * Computer Vision Toolbox * Statistics and Machine Learning Toolbox (用于部分分析功能)

• 内存: 建议 8 GB RAM 或更多
• 磁盘空间: 至少 1 GB 可用空间

文件说明

主程序文件作为整个系统的入口与控制核心，负责协调全部重建流程。其主要功能包括：初始化系统参数与运行环境，调用虚拟图像生成模块以模拟多视角拍摄，驱动运动恢复结构流程完成特征匹配与点云重建，执行表面重建算法生成三维网格，并对最终的重建结果进行可视化渲染与精度评估，最终将所有输出结果保存至指定目录。