一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统2010.09.07.doc

说 明 书 摘 要 本发明公开了一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统摘 要 附 图 权 利 要 求 书 　　1．一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统 说 明 书 一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统 激光一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统 激光一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统 本发明的目的是提供一种能够提高扫描装置获取的点云数据与相机采集的影像数据之间的匹配解算的激光扫描装置与相机的空间布局结构。 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 本发明的一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统 图1为本发明中相机与扫描机构位置关系示意图； 图2、图3、图4分别为本发明中单扫描装置与2台、4台、5台相机的位置关系示意图； 图3为本发明中双扫描装置与相机位置关系示意图。 具体实施方式 本发明的一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统  说 明 书 附 图 图1 图2 图3 图4 图5 图6 公式推导： 一、当相机的光轴与激光扫描装置的扫描平面平行时： 如图二所示，设设备坐标系下测得的激光点坐标为， 设备在大地坐标系中的位置和姿态为：，摄像机在大地坐标系中的位置和姿态为：。 则大地坐标系下的激光点坐标为： （1） 其中 设像点m在像平面坐标系下的坐标为，在像空间坐标系中的坐标为，则在像空间辅助坐标系中的坐标为： （2） 在共线条件示意图中，S为摄影中心，它在大地坐标系下的坐标为。M为任一测得的激光点，大地坐标系下的坐标为。m为M在影像上的构像，相应的像空间坐标和像空间辅助坐标分别为和。摄影时S、m、M三点位于一条直线上，那么有如下关系： （3） 则 ，， （4） 由式（2）可知，像空间坐标与像空间辅助坐标有下列关系： （5） 将（1）式代入，上式展开为： 再将式（4）代入上式中，得 （6） 式中，x，y为激光点对应的像平面坐标； X，Y，Z为扫描设备坐标系下测得的激光点坐标； 为扫描设备在大地坐标系中的坐标； 为摄像机在大地坐标系中的坐标。 通过上述共线条件方程式即可求出每一个激光点对应的影像坐标。 二、当相机的光轴与激光扫描装置的扫描平面垂直时： 如图一所示，设设备坐标系下测得的激光点坐标为， 设备在大地坐标系中的位置和姿态为：，摄像机在大地坐标系中的位置和姿态为：。 则大地坐标系下的激光点坐标为： （1） 其中 设像点m在像平面坐标系下的坐标为，在像空间坐标系中的坐标为，则在像空间辅助坐标系中的坐标为： （2） 在共线条件示意图中，S为摄影中心，它在大地坐标系下的坐标为。M为任一测得的激光点，大地坐标系下的坐标为。m为M在影像上的构像，相应的像空间坐标和像空间辅助坐标分别为和。摄影时S、m、M三点位于一条直线上，那么有如下关系： （3） 则 ，， （4） 由式（2）可知，像空间坐标与像空间辅助坐标有下列关系： （5） 将上式展开为： 再将式（4）代入上式中，得