本论文的研究课题来源于国家自然科学基金项目(60275012)、广东省自然科学基金项目(0318044)及(06028584)、广东省普通高校自然科学研究重点项目(04Z010)以及深圳市科技计划项目(200619)及(200341)，主要研究三维数字成像与造型(3DIM)技术在数字化设计中的应用，重点研究了三维数字建模中的自由曲面模型的重构问题，构建了一种基于3DIM的数字化设计平台，并对这种新的数字化设计平台进行了实验验证。主要研究结果和结论包括以下几个方面： 1．在本课题组自主研发的三维数字化系统基础上，深入研究了三维数据“点云”处理过程的关键环节，包括对杂乱点处理、残缺点云数据的修复、点云数据的平滑以及精简等方面进行了深入分析。 2．详细讨论了在实际应用中的自由曲面重构流程，在每个环节上都着重分析了现有技术的优缺点。针对现有特征线提取方法的不足，本文提出了基于三角面片模型截面线的特征线提取方法，该方法不但对特征点提取进行了降维简化，把在三维点云数据中直接求取特征点，转化为在截面线上求点。这种方法去除了较多噪声点的影响，拟合的特征线精度较高。本文验证了这种方法的可行性、有效性、以及灵活性。 3．在课题组自主研发的三维数字成像系统基础上，以三维建模软件为支撑，构建了基于三维数字成像及造型技术的数字化设计平台，从前端三维数据的获取到后端CAD实体模型的重构，形成一套完整系统的数字化设计流程，并融入作者的实际设计经验以及新的设计方法；作者在此数字化设计平台上，通过列举在不同应用领域的实例，验证了本文提出的数字化设计平台具有较强的实用性和良好的CAD模型重构效果。