基于断层图象的几何重建是三维数据场可视化技术的主要研究内容，重建物体的三维几何模型也是分析、仿真、决策的前提。本文以此为背景，主要对断层图象上轮廓线的几何重建及其相关技术进行了研究和实现，主要包括断层图象灰度插值和轮廓插值、边缘检测和轮廓线提取、轮廓线重建表面的算法及三维表面模型转换。 相邻断层上对应轮廓区域的形状相似和重叠部分大是保证重建表面正确性的重要条件，针对传统灰度插值容易引起模糊边界的缺点，本文采用基于对应点匹配的方法进行灰度插值，以获得各向同性的三维数据；针对相邻断层间对应轮廓的形状不相似，位置不重合和有凹轮廓线的情况，提出一种基于包围盒非均匀比例放缩的形状插值方法。 边缘轮廓提取是三维重建的一个主要的预处理过程。利用小波变换良好的局部化特性和其固有的多尺度特性，具体针对医学图象边缘轮廓提取的特点，提出一种基于二次样条小波变换的边缘检测和轮廓提取方法，提取出单像素和连续封闭的边缘轮廓。 对常用的两种轮廓线表面重建方法—连接轮廓线法和隐函数曲面法进行了研究。首先分析了连接轮廓线法中的主要关键技术。为了能够处理带孔物体的轮廓线，首先提出一种基于种子填充的轮廓线拓扑包含检测算法；采用基于全局的柱体生长法来判断断层间轮廓的相互对应关系；针对轮廓线表面重建中的难点问题—分叉问题，为保证过渡轮廓相似于分支点处分支轮廓与主干轮廓的形状及重建表面能够在分叉处能够平滑过渡，利用形态学能够保持原集合的几何特性，提出一种基于数学形态学的过渡轮廓线的构造方法；提出了一种基于Delaunay三角剖分的轮廓线拼接方法，以三角面片集的内角矢量最大为优化目标，采用局部调整的方式，使得组成重建表面的三角面片在整体形态上达到最优。 为了保持重建表面的细节信息，本文还研究了隐函数曲面法重建表面原理。针对隐函数曲面法计算量较大的缺点，分析相邻断层上的轮廓及其重建子表面投影的特性，提出一种基于投影法的表面重建方法。提出了“连接表面投影区域”概念，只对投影区域内的点进行体数据的生成和表面重建的计算，节约了表面重建的时间。分析Marching cubes(MC)算法的二义性，选择Marching Tetrahedra(MT)算法进行“0”等值面的抽取；并根据等值面与体素相交的特点，对MT算法进行改进，提出四面体的顶点9种分布情况。最后通过修改距离函数的定义，提出一种重建连通分支物体的方法。 本文还对重建表面模型向实体模型转换过程进行了研究。介绍了基于CT图象反求的主要技术；针对重建三维表面模型不具备象实体几何模型的数据那样的完备信息的特点，提出一种基于CT图象的反求技术的实体几何造型方法，将重建模型转换为边界表示的实体模型，并将其作为本研究所开发的特征造型系统 3D Modeler中的一种反求工程实体造型手段。