逆向工程是近年来发展非常迅速的一个研究领域,应用领域非常广泛,是CAD/CAM领域缩短产品再设计与制造周期的重要技术之一。而曲面重构问题正是逆向工程中的关键内容。而随着坐标测量设备的发展,对实体表面能够方便地采样得到规模庞大、分布密集、无规律且无拓扑连接信息的点云数据,依据点云数据信息重构实体模型已成为人们研究的热点问题,可将其形象地称为点云数据曲面重构。本文以管道曲面的采样点云数据为对象,提出了基于拟合局部圆柱面法和拟合密切抛物曲面法拟合管道曲面中心轴线,并计算曲面上点的微分几何性质,从而将散乱点云数据移动到曲面的中心轴线上,然后将中心轴线上点利用最小二乘法拟合出B样条曲线,最后将样条曲线作为中心轴线,绘制管道曲面,从而可以通过修改控制顶点实现重构曲面的调整。主要布局结构如下：文中第一章主要回顾了点云曲面重构的研究意义、点云的研究及曲面重构技术的国内外研究现状。第二章主要介绍了本文相关的一些基本概念和微分几何基础知识,包括点云拓扑结构分割、曲面的两个基本公式及微分特性的估算。第三章中介绍了拟合局部圆柱面法估算重构管道曲面中心轴线上点的算法,首先将点云数据按照其跨度较大的坐标轴上进行数据分块,然后逐块拟合一个最佳圆柱面,取圆柱面中心轴上一点为目标管道曲面中心轴线上的点,最后得到目标管道曲面中心轴线上有序的点列。第四章提出对于复杂的管道曲面,采用拟合密切抛物曲面法估算重构管道曲面中心轴线上点的算法,首先采用最小包围盒法,即用若干小长方体将点云数据分割开来,然后将每个包含数据点的小长方体的中心点作为参考点,之后根据邻域点集拟合密切抛物曲面,将参考点投影到目标曲面上得到标记点,计算标记点在曲面上的微分性质,再将标记点沿法向量方向移动到中心轴上,最后得到目标管道中心轴线上若干无序点。文中第五章中叙述了拟合管道中心轴线的方法,并绘制管道曲面,首先将第三、四章中得到的中心轴线上的点拟合成一条B样条曲线,然后均匀选取样条曲线上若干点并计算相应点的切矢,利用四元数法绘制这些点对应的空间圆,最后将所有的圆连接在一起,形成管道曲面。