三维模型的孔洞修补问题,一直是计算机图形学和可视化研究中的一个热点问题。由于颅骨模型的特殊性,现有算法并不适用于颅骨模型的修补。三维颅骨孔洞修补是一个崭新的研究课题,它是根据颅骨模型原有的几何和拓扑信息,借助计算机技术修复颅骨破洞的虚拟3D技术。本文针对现有算法存在的问题,提出了一个颅骨表面模型的孔洞自动修补算法。实验结果表明本文的方法较其它方法速度快,效果好,能更好适应复杂和大的颅骨模型孔洞修补。主要工作体现在以下几个方面:(1)提出了一个三维颅骨孔洞自动修补算法。对现有的孔洞修补算法进行了较为全面的综述和分析,针对算法存在的不足和颅骨模型的特殊性,本文提出了一个颅骨孔洞自动修补算法。算法首先搜索模型边界点进行自动孔洞检测,再在孔洞区域插入离散点并进行三角剖分来对孔洞进行填充,接着对三角剖分后的网格进行网格细分,然后建立隐式曲面来调整插入点的位置,最后用拉普拉斯平滑对修补网格进行平滑处理。(2)提出了一种推进式逐层求解法ALS(Advancing Layer-wise Solution)。在对大孔洞的修补中,传统的方法采用孔洞周围的点来控制内部区域,但内部的形状仅依靠有限的控制点来进行调整很难得到理想的曲面形状,本文提出了一种推进式逐层求解法,弥补了传统方法得到的修补曲面太过平坦的缺陷,使修补网格与原网格模型平滑拼接,获得了理想的实验效果。(3)开发了一个三维颅骨孔洞修补原型系统SHRS(Skull Hole Repairing System)。系统能实现颅骨孔洞修补的所有功能,并应用到三维颅面复原之中。系统对较小的孔洞直接进行三角剖分,对于较大的孔洞则在内部插入离散点,然后再进行三角化;对于一般的孔洞直接建立隐式曲面,对于大孔洞采用逐层求解法建立它的隐式曲面。