Crate colmap 

COLMAP Rust 库

这是一个用 Rust 实现的 COLMAP（Structure-from-Motion 和 Multi-View Stereo）库。 提供了完整的 3D 重建管道，从图像特征提取到最终的密集 3D 模型生成。

主要功能

• 特征提取和匹配：支持 SIFT、ORB、FAST 等多种特征检测算法
• Structure from Motion (SfM)：增量式稀疏 3D 重建
• Multi-View Stereo (MVS)：密集重建和点云生成
• 相机标定：支持针孔、鱼眼等多种相机模型和畸变校正
• 几何验证：RANSAC、本质矩阵估计等几何约束验证
• 束调整优化：全局优化相机参数和 3D 点位置

架构设计

库采用模块化设计，主要包含以下模块：

• core - 核心数据结构和类型定义
• feature - 特征提取、描述符计算和匹配
• sfm - Structure from Motion 稀疏重建
• mvs - Multi-View Stereo 密集重建
• math - 数学工具和算法
• io - 数据输入输出
• utils - 通用工具函数

快速开始

基本使用流程

use colmap::*;

// 1. 创建相机模型
let intrinsics = CameraIntrinsics::pinhole(800.0, 800.0, 320.0, 240.0);
let camera = Camera::new(1, intrinsics, (640, 480), "Camera1".to_string());

// 2. 特征提取
let pipeline = FeaturePipeline::new(PipelineConfig::default());
// let features = pipeline.extract_features(&images)?;

// 3. SfM 重建
let sfm_config = SfmConfig::default();
let mut reconstructor = IncrementalSfm::new(sfm_config);
// let sparse_reconstruction = reconstructor.reconstruct(&images, &matches)?;

// 4. MVS 密集重建
let mvs_config = MvsConfig::default();
let mvs_reconstructor = MvsReconstructor::new(mvs_config);
// let dense_reconstruction = mvs_reconstructor.reconstruct(&views)?;

println!("重建完成！");

完整的重建示例

use colmap::*;
use std::path::Path;

fn reconstruct_from_images(image_dir: &Path) -> Result<()> {
    // 1. 加载图像
    let images = load_images_from_directory(image_dir)?;
     
    // 2. 特征提取和匹配
    let feature_config = PipelineConfig {
        detector_type: DetectorType::Sift,
        max_features: 8000,
        ..Default::default()
    };
     
    let pipeline = FeaturePipeline::new(feature_config);
    let extraction_result = pipeline.extract_and_match_all(&images)?;
     
    println!("提取了 {} 个图像的特征", extraction_result.features.len());
    println!("找到 {} 个匹配对", extraction_result.matches.len());
     
    // 3. SfM 稀疏重建
    let sfm_config = SfmConfig {
        min_track_length: 2,
        max_reprojection_error: 4.0,
        ..Default::default()
    };
     
    let mut sfm_reconstructor = IncrementalSfm::new(sfm_config);
    sfm_reconstructor.set_features(extraction_result.features);
    sfm_reconstructor.set_matches(extraction_result.matches);
     
    let sparse_reconstruction = sfm_reconstructor.reconstruct()?;
     
    println!("稀疏重建统计:");
    println!("  - 注册图像: {}", sparse_reconstruction.registered_images());
    println!("  - 3D 点数量: {}", sparse_reconstruction.points.len());
    println!("  - 平均重投影误差: {:.2}", sparse_reconstruction.mean_reprojection_error());
     
    // 4. MVS 密集重建
    let mvs_config = MvsConfig {
        min_num_views: 3,
        max_image_size: 1600,
        depth_range: (0.1, 100.0),
        ..Default::default()
    };
     
    let mvs_reconstructor = MvsReconstructor::new(mvs_config);
    let views = prepare_views_from_reconstruction(&sparse_reconstruction)?;
    let dense_reconstruction = mvs_reconstructor.reconstruct(&views)?;
     
    println!("密集重建统计:");
    println!("  - 点云大小: {}", dense_reconstruction.point_cloud.points.len());
    println!("  - 网格三角形: {}", dense_reconstruction.mesh.triangles.len());
     
    // 5. 保存结果
    save_reconstruction(&sparse_reconstruction, "sparse_reconstruction")?;
    save_point_cloud(&dense_reconstruction.point_cloud, "dense_point_cloud.ply")?;
    save_mesh(&dense_reconstruction.mesh, "mesh.obj")?;
     
    Ok(())
}

性能优化建议

• 使用适当的图像尺寸（推荐 1600x1200 以下）
• 调整特征点数量以平衡质量和速度
• 对于大规模数据集，考虑分块处理
• 使用多线程处理独立的图像对

错误处理

库使用统一的错误类型 ColmapError，支持详细的错误信息：

use colmap::*;

match reconstruct_scene() {
    Ok(reconstruction) => {
        println!("重建成功！");
    }
    Err(ColmapError::FeatureExtraction(msg)) => {
        eprintln!("特征提取失败: {}", msg);
    }
    Err(ColmapError::SfmReconstruction(msg)) => {
        eprintln!("SfM 重建失败: {}", msg);
    }
    Err(e) => {
        eprintln!("其他错误: {}", e);
    }
}

Re-exports

pub use core::*;

pub use feature::*;

pub use sfm::*;

pub use mvs::*;

Modules

core

核心数据结构和类型定义

feature

特征提取和匹配模块

io

输入输出模块

math

数学工具模块

mvs

MVS (Multi-View Stereo) 密集重建模块

sfm

Structure from Motion (SfM) 模块

utils

工具模块

Constants

NAME

库名称

VERSION

库版本信息

Functions

info

获取库信息