当面对少量物体碎片时，简单的人工比对即可恢复出原始物体，而考古文物碎片数量庞大、相互混杂，人工比对恢复文物碎片原貌工作繁复、耗时耗力，而且容易造成损坏。类似的从物体碎片恢复原物体的问题也存在于司法鉴定等领域。因此借助计算机辅助实现碎片的自动或半自动拼接变得很有必要。壁画、瓦片、布匹、油画等产生的厚度较小可以忽略的碎片称为二维碎片；而陶器、瓷器、兵马俑等产生的具有三维特征的碎片称为三维碎片。对于二维碎片的拼接问题，国内外已经有了较多的研究：拼图片的拼接问题往往利用拼图片边缘平滑、有较为理想的角点、排列有规律等特殊性来实现拼接；碎纸机横切、纵切等方式产生的条形或矩形文件碎片，以及正六边形等规则文件碎片，往往只能通过基于内容的拼接方法；不规则碎片的拼接，按照碎片特征，可分为基于内容（颜色、纹理）的拼接和基于轮廓的拼接，其中基于轮廓的研究较多，本文的主要研究内容是基于轮廓的二维非规则碎片拼接。基于轮廓的二维非规则碎片拼接包括如下步骤：1）预处理，即碎片数字图像的获取，轮廓提取、表示和描述；2）局部匹配，寻找所有碎片两两之间的空间相邻关系；3）全局匹配拼接，寻找碎片全局拼接路径，实现拼接复原。多数研究集中在局部匹配的算法上，全局匹配的研究比较少。本论文针对二维非规则碎片的拼接问题，提出了一种新的基于轮廓的二维碎片的拼接过程。考虑到使用轮廓的均匀采样点表示轮廓数据量较大，本论文采用轮廓曲线的简化表示方式，即采用近似多边形逼近轮廓曲线，得到若干个多边形顶点（特征点），再提取多边形的特征（旋转角度序列和边长序列）。由于两匹配多边形在匹配顶点处旋转角度大小相等、正负相反，而匹配边长度近似相等，所以本论文使用一种适用于多边形特征的、改进的局部匹配方法寻找空间邻接碎片对，并度量每对匹配的匹配程度。依照碎片空间上的不重叠性，可排除部分伪匹配对。在全局匹配阶段，本论文提出一种新的、基于匹配角的全局路径寻找方法，通过生成全局路径并将碎片依照路径拼接，实现了多碎片的拼接。本论文的主要创新点为：1、分析多边形匹配的特点，对一种串匹配方法提出改进，应用于轮廓近似多边形的匹配中，并给出一种新的匹配度量方式，实现了多碎片的局部匹配和匹配度量。2、全局匹配阶段，本论文在分析了碎片匹配角度间的关系后，提出一种基于匹配角的路径生成方法。通过匹配角度须满足的条件确定若干条路径，再将各路径整合，最后按照该路径将碎片拼合。相较于已有的最佳优先法，本论文的方法能充分的利用局部匹配结果，计算量小，提高了寻找路径的效率。