三维模型的孔洞修补是三维可视化技术的基础,为考古数字化、医学图像研究、刑侦学等领域提供辅助,具有重要的应用价值。现有三维模型的孔洞修补方法,针对含有孔洞数量大、孔洞类型多样的大规模复杂三维模型修复效果不佳,且针对特殊的文物模型往往难以取得理想的效果,如秦俑文物。因此,本文综合运用数字几何处理、计算机图形学等技术,着眼于大规模复杂曲面的三维模型孔洞修补,以及计算机辅助文物模型修复等方法展开研究。主要工作如下:(1)提出一种基于泊松方程的孔洞修补算法(Hole-filling Algorithm based on Poisson Equation,HAPE)。基于原始模型几何信息建立泊松方程,对输入模型曲面进行全局拟合,然后根据孔洞信息对拟合得到的预测曲面进行裁剪并与原孔洞模型缝合。该拟合方式无需空间分割和整合过程,避免了传统算法修补后网格自交的情况。实验结果表明,该算法针对孔洞数量庞大且孔洞类型多样的大规模复杂三维网格模型修补效果较好,具有全局性,能够保持模型原始几何信息,同时较好地还原孔洞区域形状。(2)提出一种基于法向调整的自适应特征增强算法。通过引入曲面平均弯曲度识别具有显著特征的孔洞修补区域,然后定义邻域顶点加权法向量对顶点位置进行调整,从而增强曲面特征。实验结果表明,该算法能够在不增加顶点数量的同时优化网格质量,具有较好地简洁性及较强的鲁棒性,针对三维模型表面几何纹理特征的增强具有较好地效果。(3)围绕文物虚拟复原中的文物数字化建模问题,将HAPE孔洞修补算法及特征增强算法应用于秦俑文物网格模型,以修补实际扫描产生的孔洞,并对模型表面的显著特征进行增强,从而得到完整且还原度较高的文物网格模型,为后续相关文物研究提供稳健的数据基础。