三维形状匹配在三维数字几何处理中许多方面的应用上扮演着重要的角色。特别是在如今大规模的三维模型数据库中，高效和鲁棒的三维形状匹配算法是基于内容的三维模型检索中最为关心的问题。　　 本文首先提出了一种基于旋转不变量的三维形状描述子，使用Hadamard变换的工具先将三维模型表达成一序列球面函数，然后使用球面调和变换提取这些球面函数的旋转不变量作为形状描述子。形状的相似性度量由提取的旋转不变量定义。在将三维模型表达成球面函数过程中，这一做法能够尽量避免的信息丢失。这样，形状描述子能够精细地描述三维模型的形状，适用于结构比较复杂的模型。大量实验结果表明，该形状描述子具有良好的鲁棒性能，检索性能也要优于其他现有的三维形状描述子。　　 为了计算两个三维模型可能存在着的部分对应表面的形状相似，本文还提出一种基于两个三维模型表面之间所有的点与点配对的三维形状匹配方法。不同于基于形状描述子的三维形状匹配方法，基于部分相似性的三维形状匹配无法回避建立两个三维模型之间的点与点对应关系。本文提出在两个独立部分中分别确定匹配的旋转参数与平移和尺度缩放参数，从而避免了一般的形状匹配方法中计算量巨大的问题。其中，形状匹配的旋转参数通过匹配两个三维表面的法线获得；平移和尺度缩放参数由两个三维表面由对应点处切平面的空间结构关系确定。实验结果说明了该方法的可行性。