曲面造型(Surface Modeling)是计算机辅助几何设计(Computer Aided Geometric Design,CAGD)和计算机图形学(Computer Graphics)的一项重要内容，主要研究在计算机图象系统的环境下对曲面的表示、设计、显示和分析。在航空，汽车等CAGD传统工业，B样条曲面造型由于其优良的局部性质及灵活的形状控制方式，得到越来越广泛的应用。而在本文中涉及的医学可视化领域，这一方法被用于描述人面貌及颅骨的三维造型及相关处理，并已在国家九五攻关项目《计算机颅骨面貌复原系统》中得到了应用，取得很好的效果。在第一章中，着重介绍了曲面造型发展的历史与现状，法医学中面貌复原的原理。为了更好的理解曲面造型，介绍了曲线与曲面的参数表示及曲线与曲面论的一些基本公式，这些是曲面造型的理论基础。介绍了我们所采用的一些曲面分析方法，包括曲面的曲率分析和曲面深度分析，并应用于颅骨面貌复原项目中的曲面造型。在第二章中，介绍了B样条曲线曲面的定义及基本算法--求曲线曲面点的德布尔算法；基于CT数据的曲面重构，讨论了重构过程中所应用到的基本算法(如节点插入及消去算法、曲线的反算方法等)，并介绍了曲面重构中常用的蒙皮法。第三章讨论了基于CT数据的曲面重构方法，利用样条曲线与射线的求交算法对截面曲线进行重新采样，并反算曲面控制点阵；在其后的显示过程中，利用OpenGL实现曲面的真实感显示，包括颜色、光照的变化等。为了改进颅骨及皮肤曲面的三维显示效果，采用了融合及反走样等技术。本章还介绍了用于CT曲面重构的数据类型，及人体学所定义的法兰克夫坐标系等问题。讨论了颅骨面貌曲面的渐变，曲面的多密度显示等技术，论证了样条曲面在颅骨面貌曲面重构中的优越性。第四章中，针对于三维颅骨面貌复原曲面所出现的局部的不光顺现象，从曲面光顺的角度，采取了自动光顺与交互光顺相结合的方法解决这一问题。在自动光顺方法中，利用曲率分析及深度分析自动寻找“坏点”并采用纬向曲线重生成的方法予以修正；结合图像处理的内容，引入了基于图像平滑的交互式曲面光顺方法，取得了满意的效果。最后，引入了曲线曲面的多分辨率表示及利用样条小波进行曲线曲面光顺的方法。第五章，针对颅骨复原曲面，着重讨论了曲面的三维编辑手法，包括曲面的区域异常处理、镜像编辑、曲面拖动等问题，并给出了相应图例。其中曲面拖动问题包括了离散曲面与连续曲面两种造型的拖动方法。最后结合复原曲面的编辑，讨论了曲面编辑中常用的FFD自由变形方法。本文的特色在于，结合颅骨面貌复原系统，同时又保持三维曲面造型的独立性，围绕CT数据的处理，提出并研究了曲面重构，曲面光顺及三维曲面编辑的的一些新的方法，并将其应用于九五项目，经验证效果良好，具有很高的实用价值。本文的程序插图均在WINDOW NT 4.0,VISUAL C++ 6.0平台下开发完成。