基于光栅投影的点云预处理与曲面重构是以结构光3D扫描作为手段,以实物、样件等作为研究对象,对三维数据采集、点云数据处理、曲面重构、3D打印等内容进行研究。该研究是实现产品快速开发和制造的重要技术之一,在汽车、摩托车、飞机、家电、模具、工艺品、服装与医学领域的原型与创新设计方面具有广阔的应用前景和意义。本文研究了基于结构光3D扫描数据采集的相关理论,分析了结构光3D扫描的系统原理及构成,建立了物体高度与光栅相位之间的对应关系。分析研究了结构光编码的相关理论,并进行了相位展开算法研究,简单介绍了OpticScan3D扫描系统的相关性能指标。研究了面部三维数据反求及处理。首先将三维扫描仪将光栅投射到人脸表面,将人脸表面调制的变形光栅转换成点云数据。将点云自动拼接后,利用三角剖分和曲面拟合生成较为可靠的粗糙三角面。将孔洞边界的杂乱三角形消除后,再将物体表面的孔洞填充、消差以及平滑处理后获得封闭的光滑面片。通过四边形网格剖分、曲面拟合等一系列处理并最终生成面部NURBS曲面。研究了3D打印成型工艺数据处理,进行了打印软件的仿真,并基于FDM工艺3D打印机,进行了相关参数优化实验和3D面部模型打印,对打印结果进行了分析。