现有逆向工程过程包括实物表面数字化、数据预处理、点云分割、曲面重建等环节,且各个环节中的关键难题仍是目前研究热点。曲面重建是逆向工程中最为关键的环节之一,其处理速度和质量最终制约着下游的CAD再设计等作业进程。在当前基于实物的逆向工程中,根据逆向工程CAD建模系统曲面造型的特点不同,实现曲面模型重建的方式大致可以分为两类:传统曲面造型方式和快速曲面造型方式。传统曲面造型方式遵从典型的逆向工程流程,即点一线一面,它藉由使用Bézier和NURBS曲面直接由曲线或测量点来创建曲面。而快速曲面造型方式则是通过对点云的网格化处理来实现的。一个完整的网格化处理过程通常包括以下步骤:首先,从点云中重建出三角网格曲面;再对这个三角网格曲面分片,得到一系列有四条边界的子网格曲面;然后,对这些子网格逐一参数化;最后,用NURBS曲面片拟合每一片子网格曲面,得到保持一定连续性的曲面样条,由此得到用NURBS曲面表示的CAD模型,可以用CAD软件进行后继处理。高级曲面处理目的是要对模型的美学要求和工程设计的意图进行分析,从而开发出高质量表面。遗憾的是,使用传统曲面造型方式进行曲面重建需要大量建模时间的投入和熟练建模人员的参与,特便是在要求构建A曲面时。快速曲面造型方式的引入正是为了要克服上述的缺点。然而,快速曲面造型方式也存在一些不足:曲面对点云的快速适配需要使用高阶NURBS曲面(而相同的情况下,传统曲面造型方式只需要低阶曲面);面片之间难以实现曲率联系,造成产品制造应用上的限制。由此,本文首先对上述两种典型逆向工程曲面重建方式的理论与应用进行了研究,而后在此基础上提出了一种结合两种曲面造型方式优势的混合曲面造型方式。该方式先应用快速曲面造型方式对点云进行多边形网格化处理,提取出符合NURBS曲面模型所采用的四边形域参数曲面面片网格模板,而后在传统的逆向建模CAD系统中应用传统曲面造型方式进行处理,并重建出曲面模型。使用这种方式,可以克服快速曲面造型方式不易实现曲率连续的不足,又可以降低使用传统曲面造型方式进行曲面重建提取特征线的难度,加快曲面重建的进程。本文的另一部分工作是混合曲面造型方式的应用,结合典型工程实例,对其在曲面重建上的应用进行了有益的尝试。