动漫、玩具和电影产业是文化创意产业的重要组成部分,正处于快速发展时期,但是随着发展水平的逐渐提高,我国在产品创新设计方面的不足,成为了制约这些产业发展的主要瓶颈。结合国家863计划项目“柔性复杂产品快速创意数字化设计方法研究及其应用”(2009AA04Z103),本文对产品的创新设计的重要组成部分——三维造型设计进行了深入研究。产品三维造型设计由于具有几何形状的完全表达能力,正在产品创新设计中占据越来越重要的地位。但是现有三维造型软件操作复杂,不能很好地支持手绘草图,限制了企业的产品设计能力。为此本文提出了利用特征基因表达三维模型几何特征,通过草图绘制语义修改特征基因,并进一步实现三维模型变形的三维造型方法,从而实现草图三维造型。全文共分为以下六章：第一章：概述了我国动漫、玩具和电影行业发展现状,阐述了其产品设计现状以及其中存在的问题,并对国内外相关领域的研究情况进行了借鉴性介绍。由此给出了本文的研究内容和研究思路。第二章：给出了特征基因的定义、提取和优化方法。首先在对三维模型主要的线表示方法进行详细分析的基础上,给出了特征基因定义。然后对特征基因在三维空间提取算法进行了阐述。最后利用矢量化和简化处理,对特征基因进行优化。第三章：探讨了草图绘制语义、草图驱动特征基因变形及特征基因三维映射的基本方法。首先在对设计师常用草图绘制方法的归纳基础上,提出了草图绘制语义定义,并给出了语义识别过程的关键算法；其次在活动轮廓模型的基础上,针对特征基因给出了基于活动轮廓模型的特征基因变形算法；最后结合草图绘制及视觉认知的特点,提出了符合认知习惯的特征基因三维映射方法。第四章：针对不同草图绘制语义给出了相应的曲面变形算法。首先对具有曲面局部特征保持性质的拉普拉斯变形算法进行了阐述,并在此基础上分别针对修改、添加和阴影绘制等草图语义,分别实现了基于特征基因线条变动、添加和阴影效果的曲面变形方法,实现曲面造型。第五章：介绍了利用本文方法实现的三维造型CAD系统的基本功能,并给出了相应的产品造型实例。第六章：全文的总结和展望,对本文的主要研究内容和创新点进行总结,并指出了目前存在的主要问题及其改进思路。