在二十一世纪,科技创新已经成为社会进步和经济发展的主导力量。随着科学技术的飞速发展和经济的日益全球化,产品快速研发、设计创新等技术成为企业乃至一个国家赢得全球竞争的第一要素,逆向工程成为消化、吸收国外先进技术的有效手段。同时,逆向工程技术在文物快速化修复和三维实体造型等诸多领域也得到了广泛的应用,其实质就是对通过采用三维扫描设备采集得到的点云数据进行快速有效处理。本文针对回转体点云碎片的复原问题,重点研究回转体点云碎片对称轴提取算法和点云碎片拼接算法,主要研究内容和成果如下:首先,对回转体点云碎片进行分类,对于有明显特征(可以求出对称轴)的点云碎片,通过计算主方向的方向矢量,得到纬圆上主方向的方向矢量;通过计算若干对任意两点纬圆主方向上方向矢量的外积,去除粗大误差得到对称轴矢量的方向范围;然后根据垂直于对称轴的平面与回转面相交交线是一个圆的几何准则,利用蛮力搜索算法求出其对称轴。再结合角度与轮廓线的约束条件实现点云碎片的局部配准,最后根据对称轴与轮廓线实现整个点云碎片的拼接,通过实验验证了算法的有效性,鲁棒性。其次,针对没有明显特征的点云(平面状或者球状点云),由于不能求出其对称轴信息,所以通过点云碎片的断裂线对其进行匹配。首先,基于K邻域搜索,提取点云碎片的边界;其次,对提取的点云边界进行三次B样条拟合形成点云轮廓线,并基于点云碎片的法向量信息提取其特征点;再次,通过寻找两块点云碎片轮廓曲线的最长公共子序列,完成点云碎片的拼接;最后,结合已经完成的有明显特征的点云碎片的拼接,完成最终的回转体点云拼接,提高了点云碎片的匹配精度。最后,以Window 7操作系统为基础,在Microsoft Visual Studio 2013集成开发工具集下,结合OpenGL图形库和PCL点云库封装的一些方法,开发了点云处理系统,实现了点云碎片的拼接。该系统具有点云数据读取、精简、对称轴估算以及点云碎片拼接等功能,并用回转体文物碎片实例演示了其拼接过程,验证了本系统的可行性与有效性。