针对海量、异构、 复杂的三维模型高效形状分析需求，提出基于最优最小生成树的三维模型形状优化方法。首先基于三维模型最小生成树（3D-MST）构造模型的结构描述;其次通过拓扑结构与几何形状检测并结合双边滤波与熵权值分布进行局部优化，获得模型的优化MST表示;最终基于优化的Laplacian 谱特征，结合薄板样条函数（TPS），实现模型的形状分析与相似性检测。实验结果表明，所提方法不仅有效地保留了模型的形状特征，而且可高效地实现复杂模型的稀疏优化表示，能进一步提高几何处理与形状检索的高效性和增强鲁棒性。