文物是人类在历史发展过程中遗留下来的具有历史、艺术、科学价值的遗物和遗迹。但是,绝大部分文物出土时存在不同程度地人为和自然的损坏。文物修复是考古和文物研究中一项必不可少的、技术性很强的工作,任务十分繁重。利用计算机辅助文物复原,特别是利用图形、图像和虚拟现实技术对文物碎片进行虚拟拼接,不仅可以降低文物修复的难度、减少人为因素对文物的损坏,而且可以把复原文物的数字模型应用于数字博物馆的文物展示和检索中,实现资源共享,提高工作效率。因此计算机辅助文物复原既具有极大的理论研究价值,又具有重要的应用背景。 由于数据获取复杂、计算量大等原因,20世纪90年代以前国内外计算机辅助文物复原的研究工作进展比较缓慢。但是近年来计算机性能大幅度提高,存储设备容量成倍增加,扫描仪、数码照相机、数码摄像机、三维扫描仪等数字获取设备日益普及,网格环境下的计算服务也逐渐发展,计算机辅助文物复原受到了国内外研究人员的重视,成为目前计算机图形学和计算机视觉领域研究的热点问题之一。 计算机辅助文物复原涉及到数据获取、碎片拼接、缺损部分的填充等多项研究内容。其中碎片拼接是文物修复人员最关心的内容,是文物修复工作的难点。计算机辅助文物复原的研究对象分为平面碎片和曲面碎片两类。其中陶器、瓷器碎片是数量最多的一类曲面碎片,在考古研究中具有重要地位。根据制作工艺,大部分陶器、瓷器的外表面是一个旋转曲面,其碎片称为旋转型曲面碎片。平面文物碎片的数字化表示一般是二维图像。用三维扫描仪采样曲面碎片的表面,可以得到稠密均匀的采样点云。与传统的网格数据处理相比,点云具有数据真实、几何结构简单等优势,而且基于采样点的数字几何处理研究也在不断深入,逐渐成熟。在本文的研究中采用点云作为曲面碎片的数字化表示。 在计算机辅助文物复原中碎片拼接一般分为三个阶段,首先对碎片进行