近些年来，由于快速、廉价图形硬件和高效的图形算法的不断涌现，“3D模型重建”在计算机图形应用领域中已经成为了热点研究方向之一。本文针对目前基于图像的3D模型重建算法存在的问题，提出了一种新的基于光度立体技术的物体3D模型重建算法，并将其应用到了曲面光顺领域中。本文主要得到的结果如下： 1．针对目前“从明暗恢复物体形状方法”存在的问题，提出了以多面体模型为基础的快速算法，根据向量场的分布建立关于物体表面深度信息的超定线性方程组，在最小二乘意义下求得物体表面的深度值。该算法能从已知光照条件下的三幅光度立体图像中恢复任意没有遮挡面物体表面的三维结构，形成以单个像素为网格精度的物体表面的多面体模型。 2．对物体表面的高分辨率图像，本文提出了一种细分图像的算法，将其细分到若干小的子块上进行计算，然后再拼接出整个物体的表面3D模型。 3．应用本文提出的“3D模型重建算法”，提出了一种由平滑曲面在平行光照射下图像达到光顺的思想而形成的曲面光顺算法。该算法直接平滑曲面在平行光照射下的图像，然后通过本文提出的“3D模型重建算法”反求出光顺后的曲面。由于该算法能直接平滑曲面在平行光照射下的图像，使得光顺后的曲面在基于光照模型的曲面光顺准则下具有很的好光顺性质。 4．通过对计算机模拟拍摄的物体数字模型的光度立体图像的实际计算，说明了本文提出算法的有效性和优越性。