随着几何建模技术及三维数据获取技术的发展,模型复用已成为一种经济、实用、快速的三维模型开发方式,高效的三维模型检索系统是其支撑基础。通过三维模型检索系统的工作流程和稀疏算法的分析,对三维模型的光滑预处理、形状描述符的提取以及相似性匹配技术进行了深入研究,主要研究工作和创新点如下：1.将稀疏表示技术推广到三维模型的表示,建立基于稀疏表示的三维模型处理整体框架,并应用于兵马俑三维模型的光滑预处理过程。使用拉普拉斯基和小波基构造非自适应性字典,相干参数的计算验证了此稀疏字典的有效性。与谱网格处理方法相比,得到的表示系数更稀疏,用更少的重建系数能获得更好的光滑效果。2.提出了一种基于微分坐标的三维模型光滑算法。使模型顶点的法向平均曲率为0,通过l1范数最小约束将三维模型特征点标定过程转化为最优化问题的求解过程,构造了新的权值函数及二次能量光滑函数,改进了顶点约束重建算法。本方法能准确的标注模型的特征点,经兵马俑三维模型的光滑预处理过程验证,能较好的保持其几何细节特征。3.提取了一种基于多特征融合的形状描述符并用于三维模型检索。定义了模型的全局和局部径向距离描述符,使用球坐标射线法及三角面片面积权值,提取模型的全局径向距离作为整体特征；从不同视角计算模型局部径向距离并映射为灰度图像,作为模型的局部特征；核方法将两种特征融合为一个新的形状描述符,此描述符包含原有描述符的所有信息。实验结果表明,本方法提高了三维模型描述的准确性,获得更好的检索效果。4.提出了一种基于稀疏匹配的三维模型检索算法,二次能量函数最小约束及松弛变量的设置,将特征向量的相似性匹配过程转化为一个二次锥规划问题的求解过程,最优解确定了检索结果。对特征向量及特征库的稀疏化处理,根据类别信息的分块检索,提高了算法的时间效率。实验及多种评价结果表明,本方法具有较高的查准率和鲁棒性。本文的研究工作得到了国家863计划重点项目《三维模型智能处理与检索平台》的资助,并结合兵马俑碎片处理,进行了相关算法的实验验证。