随着3D扫描获取技术的快速发展，3D数字几何模型已成为继一维的声音数据、二维的图像数据与视频数据之后的一种新兴数字媒体。在逆向工程、工业产品创新设计、数字娱乐、影视动画、电子商务、通信、物理模拟、文物保护与修复等领域中，3D数字几何模型有着广泛的应用，且产生了越来越深远的影响。面向3D几何数据的数字几何处理已成为计算机图形学、计算机视觉、数字信号处理、机械工程等学科的前沿研究领域和热门课题，在这一领域中，新概念、新理论、新算法、新技术和新标准正在不断涌现，取得惊人的成果。

本书是一本比较系统地介绍数字几何处理研究进展的专著。它是在作者及其课题组成员多年来从事数字几何处理研究与应用的基础上，综合了国内外在该领域的研究成果撰写而成的。本书针对数字几何处理研究领域内的若干研究方向，按照数字几何处理的流程，即3D模型数据获取与表示、预处理、建模和编辑等，对其技术方法进行了综述、分析和实例讲解；以期使读者对3D数字几何处理的研究进展有较全面的了解，并对未来的研究工作有切实的帮助。

全书共分6章。第1章是绪论，按照数字几何处理的流程，对其技术方法进行综述。第2章介绍曲面重建和模型表面微分属性的求解。在网格曲面重构部分，着重介绍基于点邻域平坦度的网格重构算法和基于点邻域几何形态的网格重构算法；在隐式曲面重建部分，着重介绍MLS和RBF重构方法。基于重构的网格曲面，介绍了网格模型的微分属性求解方法；基于隐式曲面，介绍了点模型的微分属性求解方法。第3章介绍3D模型的预处理，着重介绍基于相似性的点模型去噪、基于ICP算法的点云配准、基于边扩展的网格复杂孔洞修补与基于顶点聚类的网格任意孔洞修补和基于纹理合成的点模型几何与纹理修复。第4章介绍3D数字模型的建模，在曲面重采样部分，着重介绍自适应分片点模型简化和基于相似性的点模型简化方法，同时简述点模型采样点加密方法；在模型骨架提取部分，着重介绍基于可见反力场的点模型骨架提取方法；在模型参数化部分，着重介绍应用边收缩的网格参数化；在模型分片部分，着重介绍基于参数化的网格分割、网格模型结构部件的分割、网格模型四边形区域的划分以及多分辨率层次点模型分片。第5章介绍3D数字模型的编辑，首先详细介绍模型变形的理论基础，然后着重介绍保持几何特征的均值骨架子空间网格变形、基于动态轮廓模型的微分域网格变形、特征保持的大规模点模型自由变形和骨架驱动的点模型皮肤局部变形方法；同时，详细介绍基于球面参数化的点模型渐变和基于顶点变形梯度的点模型形状插值方法；最后，着重介绍基于顶点变形梯度的点模型变形传输和拖曳式点模型融合方法。最后一章对全书前5章内容进行总结。  本书由张三元拟定编写大纲，初稿的第1、6章由张三元撰写，第2～5章由王仁芳撰写，全书由张三元最后修改定稿。在本书的撰写过程中，得到了张三元领导的课题组成员许秋儿、谭光华、邹万红、李根、钱江等博士的大力支持和帮助，在此向他们表示感谢！

本书的出版得到了国家自然科学基金(61073074)、浙江省自然科学基金(Y1090137)、浙江省科技计划项目、浙江省科协育才工程资助项目(2012C21004)和宁波市自然科学基金(2011A610196)的资助，在此表示衷心的感谢！

由于作者水平有限，书中的错误和疏漏在所难免，恳请读者批评指正。

作 者

2012年10月