重离子放疗流程中,患者在分次诊疗过程中需要通过CT图像引导多次摆位,耗费时间长,辐照剂量大。为了减少患者在摆位时受到的辐射剂量,提高分次诊疗时的摆位效率,本文研究通过在术前对人体进行三维扫描重建,将模型用做定位基准,分次摆位时通过模型比对、位姿调整实现虚拟定位,确保分次诊疗、摆位前后时人体与床板间的位置变化最小,为提高图像引导精准定位效率提供技术保障。如何通过数据采集、点云计算、点云配准实现三维人体重建,是本文研究的重点。本文主要研究内容和结果如下:（1）针对人体点云数据复杂等问题,依据于微软Kinect相机具有易操作、低成本、可开发等特点,本文提出了一种基于Kinect“六方位”法来获取人体点云数据。在数据采集之前,分析其成像模型以及各类坐标系间的映射关系,最后进行相机标定,分别得到相机的焦距、主点和径向、切向畸变参数以及图像角点平均误差,对切向畸变参数进行分析,满足三维重建实验要求。（2）针对点云数据获取过程中,存有非人体外的场景点云数据以及噪声问题,提出了一种基于直通滤波算法的改进,与统计滤波器构建双通滤波去噪算法。主要采用直通滤波器将非人体外的xyz方向上的多余点云去除,然后采用统计滤波器对人体点云数据去噪,完成多余数据去除,提高了去噪效果,并节省了时间。（3）按照本文提出的分步配准的配准流程,对预处理过的人体点云进行了配准研究。通过实验数据分析,粗配准主要采用基于SAC-IA依赖快速特征描述子FPFH粗配准算法,并结合关键点的提取进行改进,获得点云对间的最佳初始位置;完全配准主要基于k-d tree改进ICP配准与快速特征描述子FPFH相结合算法,将点云对间配准误差降到最低,完成最终人体点云配准。（4）分析了基于泊松曲面重建和三角贪婪网格化重建算法。针对本文人体点云数据的特点,在对人体配准点云冗余点去除、均匀点云数据以及点云平滑的基础上,通过使用改进后的三角贪婪网格化重建算法,分别给出实验结果。（5）为验证虚拟定位技术的有效性,本文采用软塑材制结合体表划线的方法进行患者体位固定,自主搭建基于医用柔性机械臂和碳纤维床板的实验平台,开发测试软件,验证虚拟定位效果。本文针对重离子放疗时患者精准定位存在的问题,重点对放疗前三维人体重建的关键技术展开研究,为提高摆位效率、减少摆位误差提供解决方案。本文相关研究对逆向工程技术在医学领域中的工程应用具有借鉴意义。