基于Shading Cues的三维表面重构MATLAB实现

资 源 简 介

本项目为MATLAB实现的Shape from Shading技术，通过分析单张灰度图像的光照与阴影信息重建三维表面几何。系统能够提取表面法线，从二维图像重建物体的三维结构。

详 情 说 明

基于Shading Cues的三维表面重构系统 - MATLAB实现

项目介绍

本项目实现了一种基于"Shape from Shading"（明暗恢复形状）的三维重构技术，通过分析单张二维图像中的光照和阴影信息来重建物体的三维几何结构。系统能够从输入的单张灰度图像中提取表面法线信息，通过求解反射方程来重建物体的三维表面形状，最终生成可可视化的三维网格模型。

功能特性

• 图像亮度分析：分析像素亮度与表面朝向的关系
• 反射模型求解：基于Lambertian反射模型的光照方程求解
• 表面积分技术：从梯度场重建三维表面的数值积分方法
• 多格式输出：支持点云、法线图、网格模型等多种输出形式

使用方法

1. 准备输入数据：

- 单通道灰度图像（JPEG/PNG格式，8位深度） - 设置光源方向参数（方位角和仰角） - 可选：相机参数（用于精度优化） - 可选：反射系数（用于表面材质建模）

1. 运行主程序，系统将自动完成：

- 图像预处理和亮度分析 - 表面法线计算 - 三维表面重构 - 结果可视化

1. 获取输出结果：

- 三维点云数据矩阵（N×3矩阵） - 表面法线图（与输入图像同分辨率） - 三维网格模型（三角网格） - 表面高程图（深度信息矩阵） - 可视化渲染图

系统要求

• MATLAB R2020b或更高版本
• Image Processing Toolbox
• Computer Vision Toolbox

文件说明

主程序文件整合了完整的表面重构流程，具备图像加载与预处理、光照参数配置、反射方程求解、法向量场计算、表面高度重建以及多种格式结果输出与可视化展示等核心功能。该文件构成了系统的核心处理管道，实现了从二维灰度图像到三维几何模型的全套处理能力。