三维模型修复与优化是计算机图形学领域的一个重点研究问题,逆向工程技术是修复三维模型的重要手段。随着计算机辅助几何设计的发展,逆向工程技术逐渐成为国内外的研究热点。逆向工程主要包括数据的采集、数据的预处理、曲面重建三大块。逆向工程的应用中三维模型修复已成为近几年的研究热点。虽然激光式三维扫描仪等三维数据获取技术有了很大的发展,人们可以利用这些先进的设备获得复杂模型的点云数据,但是由于设备精度、物体本身等原因,得到的数据往往含有大量噪声的,通过曲面重建得到的三角网格模型中还存在不规则的三角面片,并且可能由于局部遮挡等原因造成数据缺失,而形成孔洞,因此,为了满足后续的应用,还需要对网格模型进行光顺和修复处理,本文主要研究了三维模型的曲面重建问题,并对重建后的三角网格模型中的光顺和孔洞修复技术进行了重点研究和探索,主要内容如下：1.提出一种基于八叉树的区域增长三维重建算法,目的是基于区域增长重建算法的易实现性和八叉树处理搜索空间数据的高效性。该算法可以针对缺失法向量信息的点云数据,并且不需要对点云数据进行预处理操作。2.提出一种自适应各向异性光顺算法,目的是基于拉普拉斯光顺算法易实现,但容易产生过光顺的特点进行改进。首先计算模型中三角面的期望法向量,在表示期望法向的同时与原法向尽可能相似；然后根据特定算法对每个顶点求得移动偏移量和自适应偏移系数；最后根据偏移量和偏移系数调整顶点位置。实验结果证明,本算法不会产生过光顺现象,且能够自适应地保持网格尖锐特征。3.提出了一种基于最小二乘的保特征的光顺算法。本算法提出了一个关于优化后的三角面片法向的二次能量函数,将当前三角形法向和邻接三角面片法向夹角的平均值作为高斯函数的参数,以该高斯函数作为特征函数来区分噪声和特征区域,在优化三角片法向后反求顶点坐标并进行调整,使顶点的分布更加均匀。该算法一方面使光顺后的网格模型在除特征区域外处处光顺的同时,还使光顺后网格模型很好的保持了尖锐特征,与原噪声网格尽可能相似。4.提出了一种孔洞修补算法,主要针对三角网格模型中对曲率变化较大区域的孔洞修复效果不理想的问题。该算法首先根据孔洞边界信息进行一般三角化,然后判断边所在三角形的平均曲率,在高曲率区域根据边长的不同情况以不同的方式插入新增采样点,实现网格细化,最后对其进行几何调整并光顺化。实验证明该算法能使孔洞与周边网格过渡自然,修复效果理想。