纹理合成是近年来国内外一个比较活跃的研究领域,有关纹理合成的研究在计算机视觉、图像处理及计算机图形学领域都占有重要的地位,有着非常广阔的应用前景。现实世界中的纹理都是三维表面纹理,这种纹理与二维纹理的区别在于具有粗糙的几何表面和各种不同反射属性,可以在不同光照条件和不同的视角下呈现出不同的纹理形态。然而,传统的纹理合成方法主要研究二维纹理而忽略了光照和视角变化的影响。因此,对于三维表面纹理的合成的研究比传统的二维纹理合成更有现实意义。三维表面纹理合成理论主要研究三维表面纹理在不同光照条件和视角角度的情况下的纹理重新表现,以及三维表面纹理的数据采集、分析、合成和表现。目前三维表面纹理合成技术的研究是图像处理领域的前沿方向,有着广阔的前景。本论文首先从二维纹理合成入手,系统研究了各种二维纹理合成算法。然后在Wang-Tile纹理合成的基础上,采用遗传算法和模拟退火算法相结合的技术,提出了自己的二维纹理合成算法。紧接着文章进入三维表面纹理合成框架的介绍,然后在该框架的基础上开展了三维表面纹理合成算法的研究,并将三维纹理合成技术应用到流场可视化领域,实现了基于三维表面纹理合成的流场可视化,并给出了实验结果。最后对自己的二维纹理合成算法进行扩展,提出了基于混合遗传模拟退火算法的三维表面纹理合成算法,文章的末尾用一个完整的实验和多个数据结果证明了本论文提出的三维表面纹理合成算法是有效的。