三维重建技术是计算机图形学、计算机技术、虚拟现实等多学科的交叉领域,其目标是借助计算机技术将真实世界中的三维实体进行采集,经过计算机处理后真实的再现到计算机中,其中点云数据的获取和配准算法是实现三维重建需要解决的两个关键技术问题。目前,该技术已广泛应用于逆向工程、文物保护、大众娱乐、路径导航、虚拟现实、工业设计等领域。本文开发了一套以微软Kinect为点云数据获取设备的三维重建平台,针对数据获取、数据预处理、图像配准、点云配准等问题进行了研究,并与3D打印机相结合,搭建了一个基于Kinect的快速原型制造系统。具体内容如下:1)搭建了基于微软Kinect的数据获取系统。通过Kinect设备获取待测物体的RGB图像和深度信息,通过分析RGB相机和深度相机的成像模型,对RGB相机和深度相机进行了标定,对所获取的深度信息进行转化得到实际的点云数据,并通过双边滤波算法去除其中的噪声部分。2)给出了一种改进的点云匹配算法,实现了物体的三维重建。通过对图像特征提取算法SURF与SIFT,以及对点云数据特征提取中的表面法向估计方法和点直方图估计方法的比较,给出了一种改进的点云匹配算法,实现了点云数据的初始配准;最后采用ICP算法对点云进行精确配准,完成配准后生成三维实体。3)搭建了一个基于Kinect的快速原型制造系统。以基于Kinect的三维重建系统实现对被打印物品的三维造型,实现逆向设计,进而通过3D打印机实现快速制造。本文所提出的三维重建系统具有成本低廉、操作简便且不需要高性能的计算机处理数据等特点。该系统提供了一个桌面式的快速制造系统方案,为3D打印机进入大众生活提供了一种选择。