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自由曲面重建时，一般采用增加控制点个数来提高曲面拟合精度，但控制点的增加会引起曲面连续阶数变低。通过分析传统算法在曲面拟合中的不足，提出采用正交函数的曲面拟合方法，该算法避开不规则数据点进行拟合，保证了曲面的光顺性。当采用3×3阶曲面，36个控制点进行曲面拟合时，曲面重构最大误差仅为0．0770mm，曲面满足G2曲率连续。实验结果表明，所提出的曲面优化算法，实现了曲面控制点数与曲面光顺和重构精度的最佳匹配，提高了曲面拟合的品质。