随着工业制造技术和计算机技术的快速发展,以及新的原理和技术的不断引入,对新产品开发速度和技术的要求也越来越高。逆向工程可以快速的消化吸收先进技术,在产品创新开发的过程中占有重要地位。基于特征的逆向工程建模技术已被证明是最能反映产品设计意图的逆向建模方法,但是在基于截面轮廓特征的逆向建模方法中,对反求精度要求较高的工业零件时,截面轮廓曲线的重构质量还存在不足。本文以最大程度的还原初始设计意图,重构高质量的截面轮廓曲线为目标,主要从截面数据的初步分段,截面轮廓线分段点的精确提取,构建基于G1连续性约束的截面轮廓最优化重构模型,非线性约束模型的简化等方面展开研究。在基于截面轮廓特征的逆向建模方法中,截面数据的获取和数据预处理是重构截面轮廓线的前提。介绍了利用三坐标测量机获取截面数据的传统测量方法,进一步说明了在进行数据测量前要制定测量方案,要遵循一定的测量规则。研究了作为获取截面数据主要方法的点云切片,在给出详细点云切片算法的基础上研究了针对二次曲面和简单自由曲面切片方向确定方法。研究了利用离散曲率估算并结合经验交互对截面数据初步分段方法,详细给出了基于曲线拟合的截面特征类型识别方法。在截面数据预处理阶段,相邻不同特征数据间的分段精度对后续重构截面轮廓的质量有重要影响。直线、圆弧和B样条曲线是组成截面轮廓曲线的主要特征,利用平滑滤波弱化边界特征的作用,在边界约束为G1连续时,提出了分段点区间提取算法,为下一步寻求精确分段点提供搜索范围。对圆弧特征与自由特征相邻情况,提出了圆弧特征直线化方法,简化了分段点区间及分段点的求解模型。研究了截面特征曲线拟合表达和曲线间G1连续约束表达,提出了两种分段点精确提取算法:以B样条曲线逼近误差的期望值为判断条件,在区间内采用二分法迭代样条首个控制顶点来搜索精确分段点;根据样条曲线初次拟合时在边界处切矢方向与直线方向夹角信息,设置合适阈值来判断分段点位置。对两种方法从效率和精度上做了比较分析。结合实例,分别采用模拟数据和实际测量数据进行截面轮廓重构,利用本文方法和现有方法对分段点提取精度和截面轮廓曲线重构质量进行了对比分析,验证了本文方法的可行性和适用性。