项目描述：DataCluster Pro - 智能聚类分析工具集 1. 行业与业务场景 适用行业：跨行业通用型数据分析，特别适用于公共卫生（WHO数据集）、金融客户分群、市场细分等场景 核心业务场景： 多维度客户/群体智能分群（如健康水平分组、用户价值分层） 自动化数据探索与特征工程（缺失值处理、时间特征生成） 可视化聚类结果解读（2D投影、特征雷达图） 多语言分析报告输出（中英双语一键切换） 2. 功能模块与用户价值 四大核心模块架构： 数据预处理引擎 智能处理缺失值（中位数填充数值/众数填充类别） 自动化特征工程（面板数据变化特征生成） 分类变量编码与标准化处理 用户价值：节省80%数据清洗时间，保证分析数据质量 聚类分析核心 K-means聚类优化（轮廓系数确定最佳K值） 多维特征降维（PCA可视化） 聚类结果解释（特征重要性分析） 用户价值：无需算法知识，自动获得最优分组方案 智能可视化系统 缺失值热力图 + 分布直方图 变量关系矩阵 + 相关系数热力图 聚类雷达图 + 2D投影散点图 用户价值：复杂数据关系一目了然，支持专业图表输出 多语言报告生成 中英文双语界面切换 自动生成分析报告（PDF/TXT） 聚类特征统计表输出 用户价值：国际团队协作无障碍，符合学术/商业报告标准 3. 技术选型与架构特点 核心技术栈： 数据处理：Pandas（缺失值处理） + NumPy（矩阵运算） 机器学习：Scikit-learn（KMeans, PCA, Silhouette） 可视化：Matplotlib/Seaborn + 字体自适应渲染 架构亮点： 配置驱动模式：通过修改全局变量即可切换数据集和分析目标 模块化流水线：数据加载 → 清洗 → 聚类 → 可视化 标准化流程 智能自适应： 自动检测中文字体（支持Windows/macOS） 大型数据集智能采样（>1000条自动降载） 高基数分类变量自动优化展示 面板数据专项处理：时间序列特征自动生成（变化率/差值）

一、软件面向的行业和业务场景 本项目聚焦低成本深度感知需求，适用于小型企业或创业团队的轻量级应用场景，例如： 电商3D商品展示：用*拍摄商品（如杯子、玩具）的左右视图，生成深度图，用于虚拟商城的“360°+深度”展示（比如用户可以看到杯子的凸起部分离屏幕更近，提升购物体验）； 家用智能设备：扫地机器人的简单环境建模（用单相机移动拍摄，生成房间地面的深度图，判断障碍物距离，避免碰撞）； 教育类APP：儿童编程软件中的“视觉实验”模块（让孩子用*拍自己的玩具，生成深度图，直观理解“双目视觉”的原理）。 这些场景的核心需求是低成本、易部署（不需要专业双目相机），而本项目用“单相机+OpenCV”完美解决了这个问题，符合就业中“用最低成本实现核心功能”的要求。 二、项目功能模块与具体功能 项目按照“标定→双目校准→匹配→深度生成”的工业级 pipeline 设计，实现了4个核心功能，每个功能都对应任务书的考核点： 相机内参校准（张正友标定）： 做什么：用*拍15张不同角度的棋盘格照片（倾斜、旋转、远近），用OpenCV的cv2.calibrateCamera算法算出相机的焦距（镜头的“放大倍数”）、主点（图像中心）和畸变系数（消除镜头的“鱼眼效应”）。 为什么：没有内参，后续的深度计算会有很大误差（比如拍同一个杯子，畸变会让杯子看起来“变形”，导致深度图不准）。 相机外参定位（DLT标定）： 做什么：用*拍左右两个位置的立方体照片（6cm边长，硬纸板做的），手动标注立方体的顶点（比如前面的4个角、顶面的2个角），用cv2.solvePnP算法算出相机相对于立方体的旋转方向（比如相机向左转了10度）和平移位置（比如相机离立方体20cm）。 为什么：外参是“相机在哪里”的关键参数，后续双目标定需要左右相机的外参来算它们之间的相对位置。 双目姿态校准（双目标定）： 做什么：结合左右相机的外参，算出它们之间的旋转矩阵R（右相机相对于左相机转了多少度）和平移向量T（右相机在左相机右边10cm），得到基线长度（双目系统的“眼睛间距”，决定深度计算的精度）。 为什么：没有双目姿态，左右图像的“对应关系”会乱，立体匹配无法正确找到同一个点在左右图像中的位置。 立体匹配与深度计算： 做什么：(1) 用*拍左右两个角度的目标照片（比如杯子），用SAD滑动窗口算法（窗口大小可调，5x5/7x7）生成视差图（左右图像中同一个点的位置差）；(2) 用视差图和之前的内参、基线长度，用公式算出深度图（灰度值表示距离，亮的地方离相机近，暗的地方离相机远）。 为什么：这是项目的核心功能——把“2D照片”变成“3D深度信息”，满足场景需求（比如电商的3D展示、扫地机器人的避障）。 三、项目的技术选型与架构特点 技术选型： 核心库：OpenCV（4.8.0版本）——工业级开源图像处理库，支持相机标定、立体匹配、深度计算等所有核心功能，跨平台（Windows/Android/iOS），适合就业中的“快速原型+部署”需求； 开发语言：Python（3.9版本）——开发效率高，语法简洁，适合快速调试（比如调整滑动窗口大小，马上就能看到深度图的变化）； 硬件：*（iPhone/Android）——低成本、易获取，不需要专业相机，符合“轻量级应用”的要求。 架构特点： 模块化 pipeline：每个功能（内参校准、外参定位、双目校准、深度计算）都是独立模块，比如“内参校准”模块可以用到其他单目项目中，“立体匹配”模块可以替换算法（比如把SAD换成更准确的SGBM），便于就业中的“功能复用”； 可参数化调整：滑动窗口大小、视差范围、最大深度阈值都是可调的，比如调整窗口大小（5x5→7x7），可以对比深度图的“清晰度”和“稳定性”（窗口大，深度图更模糊但更稳定；窗口小，更清晰但容易有误差），符合任务书“不同窗口尺寸对比”的要求； 可视化结果：生成的深度图是黑白的，直观看到目标的三维形状（比如杯子的凸起部分更亮），便于就业中的“结果展示”（比如给客户看“我们的系统能算出杯子的深度”）。