本发明涉及一种通过纤维中轴线还原非织造材料三维结构的方法，通过同视野多层多焦面非织造材料显微图像来提取纤维中轴线进而还原其在非织造材料里的三维形态及位置的方法，多层显微图像采集融合，纤维的圆形分割与圆心点的选取，圆心点深度的计算，纤维中轴线的提取和还原纤维封闭的三维表面；通过提取纤维中轴线上源点的深度以及源点处纤维的截面半径，进而通过空间插值的方式还原纤维轴线以及封闭表面的三维坐标。相比较于其他重建方法，本发明真实还原了纤维纵向之间的联系,对于后续研究非织造材料孔径大小及分布、孔径内表面积、孔隙体积、空气流体阻力和压差等关键参数提供了优质的三维模型。