矢量化是当今计算机图形学、模式识别和CAD/CAM等领域的一个研究热点。目前,大部分研究的是工程图纸的矢量化。而对于手绘雕刻图案的矢量化,由于其具有复杂多变、曲线多、不光滑、易受噪声干扰等特点,使得研究者较少,效果也不理想。本文首先对手绘雕刻图案的特点进行了研究,然后根据其特点对其矢量化过程进行了研究。本文把手绘复杂雕刻图案的矢量化过程分为四个阶段：图像预处理；轮廓跟踪和线条分段；曲线拟合；矢量化数据的交换。在图像预处理阶段,首先对图像去噪进行了研究。在研究过程中,对四种常用的去噪方法进行了对比研究；然后,把去噪后的图像进行二值化处理。本文主要研究了两种效果较好的二值化算法,并对它们进行了性能分析；最后,对二值图像进行轮廓提取。本文根据手绘复杂雕刻图案经常含有线条图案和区域块图案的特点,提出了一种自适应区分线条图案和区域块图案的方法,并利用区域填充算法实现了区域块图案的边界提取；提取出区域块边界后,对图像进行细化实现了整幅图像的轮廓提取。在轮廓跟踪时,首先根据像素的邻接关系把图像轮廓分为若干线条,然后根据Freeman链码提取出这些线条的坐标信息。为了减少矢量化时的计算量,本文利用提取的角点实现了对线条的分段,从而把图像轮廓表示为一系列的线段信息。在曲线拟合时,针对目前大多使用直线来近似曲线和圆不能得到光滑曲线的方法,本文采用三次Bezier曲线实现了曲线的分段拟合,得到了光滑的曲线。在拟合的过程中,根据对拟合曲线到原线段数据点的偏移量设定阈值,对线段进一步细分,实现了对拟合精度的控制。曲线分段拟合后,提出了一种实现分段曲线的光滑连接的新方法。实验结果表明,本文的方法对手绘复杂雕刻图案的矢量化具有算法复杂度低、矢量化效果较好的优势,有广泛的实用性。把这些矢量化处理后得到的图形保存成DXF文件格式,就可以在CAD/CAM等辅助设计与制造软件中调用、编辑和修改。论文的最后,对手绘雕刻图案的矢量化系统设计进行了研究,并提出了一种解决方案。