近年来，数字化设计制造技术(CAD/CAM)在牙科修复领域中的应用日益广泛。相比于传统的修复体手工制作方式，牙科CAD/CAM技术不仅极大地改善了修复体制作质量，而且显著地缩短了修复体的制作周期，同时满足了个性化修复体的应用需求。本文以嵌体修复体的三维曲面造型设计为研究对象，结合计算机辅助几何设计、离散微分几何学、计算机图形学、计算几何学、概率论以及逆向工程等相关学科知识作为理论基础，对嵌体修复体数字化设计过程中的若干关键技术进行了深入研究，并提出了一些新的算法和技术，实现了一个较为完整的嵌体修复体造型框架。本文的主要研究内容如下：(1)针对传统的区域增长算法因点云数据量大、点云分布不规则而导致的网格化效率低、网格化质量不高的问题，提出了基于Hash-Grid最近邻查找结构以及自适应区域增长策略的三维点云网格化算法。为提高网格化的效率，设计Hash-Grid查找结构实现最近邻点集的高效查询；为改善网格化的质量，设计了根据点云均匀度自适应调整最近邻搜索半径的方法，同时提出了候选三角片质量检测准则，避免了非流形三角片的产生，可以在保持模型曲面精度及拓扑准确度的条件下实现大规模散乱点云的网格化处理。(2)针对现有的全局特征提取算法难以准确实现嵌体预备体洞缘线提取的局限，提出了基于启发式搜索策略的嵌体洞缘线提取技术。研究了基于局部曲面拟合分析网格模型特征信息的方法,探讨了基于图结构的最短路径提取思想。根据特征信息定义启发函数用于搜索代价最小的初始特征路径，提出了可以保持曲面贴合度的路径优化算法以改善初始特征路径的形态，能够得到光滑、闭合的洞缘特征线。(3)研究了三维形变模型如何参数化描述几何形状的方法，从定量角度分析了影响牙齿主要形态的特征量，根据缺损牙体的残留形态及其颌位接触关系计算最优形变参数，提出了基于颌位空间约束的统计牙冠重建技术。与种类有限的标准牙冠数据库相比，所建立的统计牙冠不仅具有足够的解剖形态特征，而且能与缺损牙体的残留形态以及邻牙、对颌牙相适应，具有良好的颌位接触关系，且后期处理中不需要复杂的调颌检测。(4)提出了基于多权重约束Laplacian变形理论的嵌体咬合表面形态重建技术，通过设置多组权重系数约束统计牙冠变形点与对应目标点之间的变形量，进一步优化了统计牙冠与缺损牙体的贴合度。提出了对修复体初始咬合表面边缘施加约束变形的方法，提高了修复体与缺损牙的边缘密合度。提出了对咬合面进行变形补偿以保证修复体最小厚度的方法，满足了嵌体修复体的支撑强度要求。