耿国华,姚文敏,周明全,刘 杰,徐雪丽,4, 曹 欣,刘阳洋,李 康

(1.西北大学 信息科学与技术学院,陕西 西安 710127;2.西北大学 文化遗产数字化国家地方联合工程研究中心, 陕西 西安 710127;3.北京师范大学 教育部虚拟现实应用工程研究中心,北京 100875;4.延安大学 数学与计算机科学学院,陕西 延安 716000)

地壳运动、气候变化、收藏和搬运等过程中的不当操作都可能使文物破损,进而影响其艺术、历史等价值,因此，拼接碎片以恢复文物原貌是一项重要工作。传统的手工拼接不仅繁琐,而且可能在拼接过程中对文物造成二次破坏[1]。计算机技术的发展使虚拟拼接技术取代手工操作成为可能。在大量待处理碎块中,虚拟拼接技术能够自动选择合适的碎块进行拼接，最终实现整体复原。该过程包括两个阶段:匹配与配准,前者确定哪些碎块应该拼接在一起,后者确定如何拼接。

三维物体匹配的通用方法是:提取物体的特征之后对特征描述子进行比对,确定物体之间的匹配关系。根据不同的特征来源,可以将这些方法归为基于点[2-3]、基于线[4-7]和基于面[8-9]3类。PAN等通过检测物体的关键点,对其局部特征进行编码，利用能量函数对局部特征和欧几里得几何混合空间中临界点的相似性进行建模,完成相应匹配任务[2]。袁洁等通过构建轮廓线到断裂面和表面特征点的双向距离描述子[7],提高了特征的鲁棒性,但该方法对轮廓线有较高的依赖性,在轮廓线严重缺损时表现不佳。Son等提出了一种基于表面的描述符(surface signature),用于描述基于凹凸信息的几何特征,以衡量不同表面的相似性[9]。……