建模首先從采集數(shù)據(jù)開始，可以通過多種系統(tǒng)獲得。如今盛行激光測量技術(shù)能采集到用傳統(tǒng)測量手段難以取到的點數(shù)據(jù)，但隨之也產(chǎn)生了密度相對很大的點云。在點云分區(qū)后接下來的階段就是重建CAD曲面。近年來，在建造三維CAD模型方面興起了兩個主要的研究領(lǐng)域，其一為自由曲面的構(gòu)建；第二是形狀較規(guī)則的模型建立。對于前者，側(cè)重擬定點云數(shù)據(jù)的自動分片分區(qū)，然后單個的被劃分出的點云片由CAD操作者用數(shù)學曲面NURBS或BEZIER近似逼近形成。對于后者則注重建立CAD模型的方法、減少后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)中各參與者自我主觀意向?qū)Ξa(chǎn)品的影響�？偟膩碚f，產(chǎn)品的外形設(shè)計誕生在第一階段，因此曲面建模是整個開發(fā)及生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)，而這項工作需要設(shè)計者較多的時間投入和高水平要求，即使是使用先進的Pro/ENGINEER軟件也要求操作者是曲面設(shè)計的專家。Pro/ENGINEER軟件對完成后的曲面能進行質(zhì)量分析，但這種質(zhì)量評估忽略了點云數(shù)據(jù)所包含的信息的重要性，除了對曲面本身特性如高斯曲率、梯度等的分析外，只檢查曲面和原始點云之間的距離值。當這些評估要素是針對點非常密集的云片時就顯得明顯不足，會失去對外形真實性的控制。
圖1
許多研究者竭力想開發(fā)一些軟件以控制曲面外形使其與設(shè)計者的意圖有最好的吻合。產(chǎn)品外形設(shè)計過程在不同的企業(yè)有不同的方式，但共同的目標是一致的，即讓最終成型的產(chǎn)品完好地體現(xiàn)造型設(shè)計的理念。最初的產(chǎn)品造型設(shè)計具有多樣的個性解決技巧，它們可以分成兩大類別 ：第一種是在CAS系統(tǒng)的支持下實現(xiàn)三維虛擬模型。雖然這些先進軟件能較好地處理視覺效果，但90%的情況下這些處理對于有效的外觀評估是不夠的。這是因為一個二維屏幕上的比例圖像很難精確地毫無缺陷地模擬實際的外形，特別是當模型的外觀曲面很復(fù)雜時。因此各零件通過快速成型技術(shù)而獲得實際的客觀模型來評估、修改并控制其質(zhì)量，但缺陷是 ：該項技術(shù)是非常昂貴的；為了獲得最佳外形效果需要隨之而來的反饋回去的重復(fù)性的大量修改工作 ；快速成型技術(shù)在成型產(chǎn)品尺寸上有局限性。第二種是采用易于塑造制作的材料手工地實現(xiàn)真正的客觀模型，當然這種模型可根據(jù)需要選取不同比例，即時下盛行的“泥型制作”。設(shè)計者直接在此模型上評估并決定為獲得最好的外形質(zhì)量所需做的修改。一旦該模型被確認、設(shè)計者“凍結(jié)”該外觀造型，就可以進行下續(xù)的逆向工程、必要的CAD模型和產(chǎn)品生產(chǎn)。后一種手段在當今工業(yè)設(shè)計生產(chǎn)中占有至少70%的比重。不難看出，客觀模型在上述兩種情況中都很重要。通過以計算機為基礎(chǔ)的技術(shù)用一個數(shù)字化或參數(shù)化模型充當客觀實際模型的完全替代品在時下是不可想象的，也是不現(xiàn)實的。該過程能達到的目的是盡可能地減少重復(fù)修改的次數(shù)（CAD模型、實際樣品和數(shù)字化加工CNC獲得的產(chǎn)品），即如何盡快縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。國外許多研究者在從事這個課題。他們的目的是讓建立模型的手段如何更符合、貼近造型設(shè)計的理念。可以預(yù)見，將來虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用會在設(shè)計者和參數(shù)化模型之間建立最直接的相互接觸和影響（設(shè)計者去“觸摸”虛擬的模型）。一個在短期內(nèi)可能實現(xiàn)的方法是基于特征的建模向曲面造型建模的轉(zhuǎn)化、傳遞。構(gòu)建特征模型存在兩種方式 ：其一為“使用特征設(shè)計”法：將數(shù)據(jù)庫里的特征以某種方式安置在一起，從而創(chuàng)建目標模型。該方法要求對模型的全部特征有一個較好的全局的綜合概括。其二是基于對模型所有特征的認知，從幾何數(shù)據(jù)模型(如采集的點云數(shù)據(jù))出發(fā)的設(shè)計法，在這種情況下，設(shè)計過程的第一步——模型測量是必要的。
