本发明提供了一种基于随机人脸图像的三维人头脸模型重建方法，利用三维人脸数据库建立了人脸双线性模型和优化算法，通过二维特征点逐步分离人脸的空间姿态、相机参数以及决定人脸几何形状的身份特征和表情特征，利用拉普拉斯变形修正对生成的三维人脸模型进行调整，得到低分辨率的三维人脸模型。最后计算出人脸深度，通过高分辨率模版模型与点云模型配准实现了目标人脸的高精度三维模型重建，使重建后的人头脸模型更符合目标人头脸的形状。本发明消除人脸畸变细节的同时，保持了人脸原有的主要细节，重建效果要更精确，尤其是在人脸细节的重建上，有效减少面部细节畸变和表情影响，生成的人脸模型显示效果更真实。