壁画作为人类最古老的绘画形式之一,其丰富多彩的内容,使其成为政治史、文化史等学科的重要研究资料。但由于壁画为不可移动文物,其正在因为风化、风蚀、雨蚀、褪色等病害逐渐老去,甚至出现因倒塌而彻底消亡。图像拼接技术,由于其能够永久的保存壁画信息,现已逐渐应用于壁画的数字化考古研究。然而传统的图像拼接技术在处理壁画图像拼接时,由于图像配准误差等因素,导致得到的完整壁画图像出现线条扭曲、断线等与真实壁画不符的现象。同时,常见的传统二维图像拼接技术,采用计算量巨大的金字塔融合技术。因此传统的二维图像拼接技术运算时间长,但得到的结果却不够理想。针对以上问题,本文提出一种基于三维重建的壁画数字化框架,首次将三维重建技术应用于壁画数字化。本文主要做了以下工作：将三维重建技术成功运用于壁画数字化,并提出一套全新的基于三维重建的壁画快速数字化框架。与传统的壁画拼接相比,基于三维重建的壁画数字化方法将二维问题拓展到三维,引入壁画的三维信息,提高壁画数据的完整性。使得图像配准误差降低,解决了传统图像拼接因配准误差引起的线条扭曲,断线等问题。同时使得壁画数字化效率得到很大提高,也获得了壁画的三维模型。提出一种基于相对位置的SIFT特征快速匹配算法,该算法通过预先估算任意图像之间的相对位置参数,然后对每张原始图像的SIFT特征点建立Quadtree,利用基于Quadtree的搜索策略,从而实现对SIFT特征点的快速匹配。提出一种超高分辨率纹理三维模型快速渲染算法。由于壁画模型庞大,其纹理图像可以达到数百张,该算法提出以纹理作为分块依据的快速渲染算法,解决显卡存储的限制,也提高了渲染速度。以上技术已应用于基于三维重建的壁画快速数字化系统中,经实际应用,本文提出的基于三维重建的壁画数字化方法在提高壁画数字化质量的同时也提高了时间效率。