自由曲面重构是逆向工程的重要研究内容,曲面造型的精度和质量是实现快速制造高质量零件的重要保证,研究基于扫描点云的自由曲面重构技术具有重要的理论意义和实用价值。扫描点云是自由曲面造型的基础,论文对扫描点云的获取和点云数据的预处理方法进行了分析,对数据点云预处理过程中多视点云的对齐、数据去噪、数据精简、数据修补和数据分块等关键技术进行研究。采用基于参考点的对齐算法和ICP算法实现多视点云的对齐,在弦高差方法的基础上提出一种弦高角度法实现点云数据的精简处理,完成数据精简,实例应用表明所提方法精简效果好,数据的压缩效率高。分析了自由曲面重构的基本理论,采用Bezier和NURBS方法实现了曲面重构,并通过实例验证了两种方法对小规模点云数据曲面拟合的合理性。在对曲线曲面的参数连续性和几何连续性进行分析比较的基础上,采用几何连续性作为衡量曲面是否光滑拼接的标准,对两曲面片和多曲面片的Coons曲面拼接以及Bezier曲面的拼接方法进行了研究,完成了理论分析、算法设计及程序编制,并对拼接结果进行了分析比较。采用面向对象的程序设计方法,以Visual C++6.0为开发工具,结合OpenGL三维图形标准库,开发了基于扫描线点云的自由曲面造型原型系统,该系统可以完成点云数据的输入、显示,曲线曲面的拟合以及自由曲面的拼接等基本功能,并能直观地对自由曲面造型的整个过程进行了观察和处理,随时得到计算和分析的反馈结果。