2D图像转3D/RDF分析工具

这是一个基于Python的GUI应用程序，旨在帮助科研人员将2D图像（尤其是扫描探针显微镜、透射电子显微镜等图像）转换为3D曲面图进行可视化，并对其进行初步的结构分析，例如计算径向分布函数（RDF）。

本项目的灵感来源于一篇发表在 Nature Communications 上的论文，旨在复现并扩展其酷炫的原子级可视化效果。

来源: Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-025-61871-2

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✨ 功能特性

• 加载图像: 支持加载主流的图像格式 (JPEG, PNG, BMP, TIFF等)。
• 自由旋转选区: 用户可以通过鼠标拖拽选择一个矩形区域，并通过拖动角点手柄任意旋转该选区，以精确匹配倾斜的特征。

• 生成3D曲面图: 将选中区域内的图像亮度/灰度值映射为3D空间的高度，生成平滑且直观的3D表面图。

• 原子点识别与标记: 能够自动识别选区内的局部亮点（可视为原子），并在原始图像上用红色圆圈进行标记，方便用户核对。

• 计算径向分布函数 (RDF): 基于识别出的原子坐标，一键计算并绘制径向分布函数g(r)图，为材料的有序性分析提供定量依据。

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⚙️ 环境要求

本项目基于 Python 3.x 开发，需要以下第三方库的支持：

• Pillow
• numpy
• matplotlib
• scipy
• scikit-image

Tkinter 是Python的标准库，通常无需额外安装。

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🛠️ 安装与运行

1. 克隆或下载项目 将本项目所有文件下载到您的本地文件夹。

2. 安装依赖库 打开终端或命令提示符，使用pip一次性安装所有必需的库：

   pip install pillow numpy matplotlib scipy scikit-image

3. 运行程序 在终端中，进入项目所在的文件夹，然后运行以下命令：

   python gui_surface_plotter.py

   程序的主窗口将会启动。

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📝 使用流程

1. 点击 “1. 加载图片” 按钮，选择一张本地图片。
2. 在图片上按住鼠标左键并拖拽，以选择一个初始的矩形区域。
3. 松开鼠标后，选框右上角会出现一个蓝色圆形手柄。按住并拖动此手柄，可以旋转选框。
4. 确定好选区后，点击 “2. 生成3D图” 来进行三维可视化。
5. 点击 “3. 生成径向分布图”，程序会弹出一个新窗口，其中包含标记了原子位置的选区图和对应的RDF图。

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🤝 贡献与反馈

本项目由公众号 “小黄鸭科研笔记” 开发和维护。

如果您在使用过程中遇到任何问题，或有任何改进建议，欢迎随时通过公众号后台留言与我交流！