文物是彰显我国悠久历史文化的载体,但其受自然灾害、人为破坏等因素的影响,大多数陶制文物呈现出破碎或不完整状态。利用计算机辅助文物虚拟复原技术具有高速、便捷、准确等优势,其逐渐成为计算机图形学领域的研究热点。由于发掘出的大多数碎片形状不一,破碎种类比较多而且复杂,所以很难设计一种重组方法可以解决所有类型的碎片重组问题。现有的基于单一几何驱动的重组方法存在特征单一、描述符复杂,易导致匹配精度低、速度慢的问题。因此,本文融合多特征对断裂面具有不同程度缺失的碎片重组问题展开研究。本文研究工作主要包括:(1)针对断裂面信息相对丰富的文物碎片重组问题,提出一种基于生成树代价和与几何约束的文物碎片重组方法。首先,采用曲度函数提取碎片断裂面上凹凸性显著的n个特征点;进而,对其进行拓扑重构,以特征点空间位置之间的欧氏距离为权值,构造n阶带权无向完全图及其最小、最大生成树,以生成树的代价和为邻接约束,快速筛选潜在匹配碎片;然后,再以特征点的主曲率构造特征串,引入Hausdorff距离来衡量两个特征串之间的相似程度,可以有效找出配对碎片;最后,采用单位四元数法估算旋转平移矩阵将碎片粗对齐,再采用迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)算法实现精确对齐。实验结果表明,针对断裂面信息相对完整的文物碎片模型,可以取得良好的重组效果。(2)针对断裂面存在一定缺损导致几何信息丢失的文物碎片重组问题,提出一种新的基于断裂面特征点匹配的文物碎片重组方法。首先,利用改进的ISS(Intrinsic Shape Signature)特征检测方法提取碎片断裂面潜在特征点;其次,计算特征点邻域几何特征的协方差矩阵,从而构建特征描述符;然后,采用对数欧式黎曼度量方法作为相似性度量准则,通过双向最近邻法获得初始点对集合,再利用典型相关分析(Canonical Correlation Analysis,CCA)法消除误匹配对得到最优匹配集;最后,使用最小二乘法估算刚体变换矩阵将碎片粗对齐,再采用ICP算法实现精确对齐。实验结果表明,该方法相对传统方法描述符简单且匹配精度高,可以有效提高此类碎片重组的效率和准确性。