平面碎片匹配复原技术的研究有着重要的理论和现实意义,已成为模式识别、计算机视觉等领域的重要研究课题。本文运用数字图像处理、图形学、微分学和模式识别等领域的知识,在研究前人已有理论成果的基础上,不仅对碎片匹配过程中的数据采集、边界提取、特征分析、匹配和拼接等技术进行了比较全面的综述,而且提出、改进了一些新的思想和算法。本文做的研究工作主要包括:1.介绍了实物碎片的数字化、预处理和边界提取过程。发现了物体碎片厚度引起的平面碎片图像的双边缘问题,补充了碎片实际模型与理想模型的差别。明确了提取的碎片边界应具有连续性、封闭性和零宽度特性,并以此判断所提取边界的优劣,改进了边界跟踪算法。2.在边界曲线的特征分析检测方面,鉴于离散点曲率计算复杂且存在精确度低的问题,本文在分析各种角点检测方法的基础上,提出了基于斜率变化不连续性的多尺度角点检测算法,提出了将向量模作为边界曲线的不变特征量的特征分析方法。3.根据向量模的坐标变换不变性,提出了基于向量模的碎片匹配算法。并把最长公共子序列问题的思想及其动态规划算法应用到基于斜率变化量的边界曲线匹配问题中。4.在分析基于旋转平移的碎片两两拼接方法的基础上,提出了碎片的隐式旋转平移拼接方法,并把广度优先和深度优先的思想应用到多碎片拼接问题中,提出了基于广度优先和深度优先的多碎片拼接策略。