发掘出土的破碎文物多是轴对称的碗状或者罐状文物,其残缺部分大都已经无法找齐,由于这些文物碎片仍具有很高的鉴赏和考古价值,因此研究如何利用现代科技恢复这些文物的原始面貌是近年来文化遗产数字化保护领域的热点。本文根据轴对称文物碎片形状的特殊性,结合计算机图形学、机器视觉、实体数字化手段等现代科技,研究了如何利用这类表面近似旋转面、几何形状对称的文物碎片在计算机中虚拟复原的方法,实现了虚拟复原系统的原型。得到的文物复原模型可以供人们在网上鉴赏,这为文化遗产数字化保护提供了又一范例。本文的主要工作体现在以下几个方面: ①提出了一种估计轴对称文物碎片对称轴的方法,并结合文献中的方法,对对称轴的计算进行了优化,为后续的复原工作提供了基础。对称轴是旋转面的基本几何信息,从三维点云数据反算出该信息是本文所讨论虚拟复原方法的核心步骤。目前,文献中提到的方法大致分为三类,曲率法、霍夫算法和计算线几何法。本文根据实际需要,给出了一个可行的对称轴优化方法,与计算线几何法结合使用可以得到令人满意的结果。 ②提出了一种基于光滑样条曲线拟合的轴对称文物碎片母线计算的方法,在实际应用中获得了满意的效果,为后续的复原工作提供了基础。母线是旋转面另一个重要的几何信息,它定义了旋转面的外形轮廓。一般方法,利用过对称轴的一系列平面簇对数字化模型进行求交,得到一系列候选母线,选取最长的一条作为模型的母线。但这种方法无法适用于文物碎片有洞的情况,本文结合实际应用,使用曲线拟合的思路,避免了按照长度来选择母线的缺点,能够获得母线的完整信息。 ③给出了轴对称破碎文物虚拟复原的两种方法,一种是旋转面重建法,另一种是局部修补法。旋转面重建,即利用求得的破碎文物模型的对称轴和母线信息重新完整的生成一个新的没有破损的复原模型;而局部修补法,是利用对称轴和母线信息对破碎文物模型进行局部的修补,不重新生成复原模型,而将修补好的模型作为复原后的模型。 ④使用了圆纹理和柱面纹理映射法为复原文物贴图。根据实际应用,罐状文物碎