激光三维数字化技术是应用激光测量方法获取物体表面三维数据场,并在计算机中实现数据场的预处理、生成可视化模型并进行人机交互处理及其它相关研究的数字化技术和方法。该技术集光、机、电、算于一体,广泛应用于医学矫形、逆向工程和快速成型、人机工效学及服装设计与制造业、三维动画和虚拟现实等领域。本文以三维数据场,特别是人体轮廓线数据场为对象,实现数据场的预处理,重点解决三维表面网格重建问题,研究网格平滑、孔洞填补和网格简化等模型编辑与优化算法。提出基于径向基函数和梯度最速下降法相结合的骨架提取算法,实现基于关节骨架链的人体模型动画算法。最后完成了人机工效学和服装设计中人体立姿和坐姿关键尺寸测量。主要创新点如下:(1)对人体轮廓线数据场进行预处理。提出基于距离模糊逻辑判断删除轮廓线噪声的方法和基于人体特征的人体朝向自动调整算法,应用迭代对应点匹配算法自动对齐多传感器数据。(2)提出一种三维数据场表面重建算法并实现网格的编辑优化。利用曲面局平特性,提出基于投影的三角网格重建算法,并根据人体轮廓线数据特点优化邻域搜索以加快重建速度;网格编辑优化包括基于弹性模型的迭代低通滤波网格平滑、基于灰色预测GM(1,1)模型的孔洞填补和基于二次误差测度的单元折叠网格简化算法。(3)实现三维模型骨架自动提取和人体计算机动画算法。提出基于径向基函数空间曲面隐式表示和梯度最速下降法相结合的三维模型骨架提取算法,通过在人体骨架上定位关节点,设定属性而生成关节骨架链,提出通过柔性模型绑定“皮肤点”到对应关节点以初步实现人体动画。(4)完成人体关键尺寸,特别是人体坐姿尺寸的自动测量。应用动画算法将人体模型变形到测量姿势:站姿和坐姿。设计人体测点的自动定位算法,测量了人机工程学与服装设计中常用的38个人体关键尺寸,给出了测量结果。