反求工程是工程技术领域消化吸收先进技术，缩短产品开发周期的关键技术之一。轮胎作为汽车的重要部件对其安全性、平稳性等有决定性影响。轮胎胎面花纹是轮胎的最重要结构要素之一，在轮胎设计中难度最大，轮胎与路面相互作用的过程和机理极为复杂，许多问题有待深入研究，胎面花纹结构设计目前仍然缺乏有效的理论指导。针对目前轮胎花纹设计的难点，本文提出了以先进轮胎花纹结构为参考，基于反求工程进行轮胎花纹设计的技术思路，达到提高轮胎设计水平的目的。针对轮胎胎面花纹复杂多变、花纹尺寸远小于轮胎整体尺寸和轮胎花纹分布于轮胎胎面双回转曲面的结构特点，本文首先研究了基于反求工程的轮胎花纹测量技术，经过对接触式、非接触式等几种不同测量方法的测量效果比较分析，辅以填充测量等手段，探索出了能有效测量轮胎花纹结构的方法。其次，根据轮胎花纹表面特征，深入分析了各种实物反求设计平台的特点，研究了测量数据处理和数字化设计方法，建立了基于商用软件的数字化设计平台。通过分析轮胎花纹表面形状特点，对于表面花纹以独立块状有规律分布于轮胎胎体的轮胎采用反求软件Surfacer对测量数据进行预处理，并以此为依据利用Pro／E完成了轮胎花纹的数字化设计。对于非块状以连续无统一规律分布于轮胎双回转体上的轮胎花纹，利用反求设计平台Geomagic Studio8对此种轮胎点云进行去噪、滤波、抽样等处理，直接由点云拟合成NURBS曲面，得到轮胎花纹结构数字化模型。针对轮胎花纹一些微细特征如凹槽、隙缝，存在测量难、效率低的问题，在深入分析基于单幅图像明暗度恢复物体三维形状(SFS)的原理、算法后，用MATLAB进行轮胎图像处理并开发了轮胎花纹结构图像反求设计系统。通过研究表明，实物反求技术在轮胎花纹结构数字化设计中是可行和有效的手段，图像反求技术是实物反求的有益补充。反求工程在轮胎花纹设计中的应用对提高我国轮胎设计水平具有积极的意义。