三维重构技术作为计算机视觉领域一个重要的研究方向，已在社会生产生活的各个方面显示出越来越不可忽视的地位和作用，具有广泛的应用价值。从明暗恢复形状(SFS)的方法，由于只需单幅图像的灰度信息就可恢复景物三维表面形状，所以，近年来在理论研究和实践应用中得到了不断的发展和完善，成为三维重构技术的一个研究热点。 论文首先充分回顾了SFS研究所走过的路程，总结了近年来在该领域的研究热点问题。在理解SFS问题本质的基础上，归纳总结了目前国内外现有SFS算法，即最小化方法、演化方法、局部方法和线性化方法，给出了算法的性能分析和比较。本文基于局部分析法中的LeeRosenfeld算法，设计实现了适合应用于生物医学图片的三表面重构算法，比如单幅人脸图片、解剖模型图片以及内窥镜图片。实验结果表明，本文给出的算法摆脱了许多苛刻约束条件的限制，可获得比传统方法更好的恢复效果，提高了基于SFS恢复三维表面重构的鲁棒性、收敛性和重建速度。本设计还可应用于军事图片、化工图片、占文物图片等诸多领域的三维形貌恢复，取得了良好的三维恢复效果。 基于单幅灰度图像的三维表面重构方法是一种新颖、有效、简单、且适用性广泛的研究方法。随着计算机图像处理技术的不断进步，三维恢复精度会得到更进一步的提高，具有广泛的应用前景。