CN102042825B - 一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统，包括激光扫描装置和安装在激光扫描装置外围的至少一个面阵成像设备相机，激光扫描装置的扫描坐标系为XYZ，面阵成像设备相机的影像坐标系为X′Y′Z′，

ω、κ分别是影像坐标系与扫描坐标系X的空间夹角，其特征在于：面阵成像设备相机光轴与激光扫描装置的扫描面空间平行或垂直，使

ω、κ中的任两个空间夹角值为0。本发明使影像坐标系与扫描坐标系的空间几何关系只需通过单次坐标旋转和单次坐标变换完成，因此能够简化激光点云数据与相机影像采集数据的匹配解算，提高了扫描装置获取的激光点云数据与相机采集的影像数据融合的优越性。

Description

一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统

技术领域

本发明属于激光扫描成像技术领域，具体涉及一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统。

背景技术

激光扫描技术是空间数据获取的重要手段之一。激光扫描装置获取扫描目标的激光点云数据，通常情况下扫描装置上会配置相机等面阵成像设备，由面阵成像设备拍摄扫描目标区域的RGB影像数据。扫描装置所获取的目标的激光点云数据是建立在扫描装置局部坐标系下的一系列坐标点，面阵成像设备所采集到的扫描区域内目标的影像坐标是建立在面阵成像设备的像空间坐标系下的，为实现对扫描目标激光点云数据赋予RGB色彩信息。为实现扫描数据的实时渲染效果，需对目标激光点云数据与目标影像数据进行匹配。激光点云数据与影像数据的匹配主要是根据扫描装置建立的局部坐标系下的激光点坐标、面阵成像设备安置的方位姿态参数，通过几何上的坐标变换公式计算每个激光点对应的影像坐标，将计算得到的影像坐标的RGB色彩信息赋予与其对应的激光点云坐标点，如此来实现目标激光点云渲染。

要进行点云数据与影像数据的匹配，首先要获得的是面阵成像设备像平面建立的局部坐标系对扫描装置的局部坐标系的方位关系，如图1所示，扫描装置的局部坐标系是以扫描中心为原点O，电机旋转轴为Z轴，竖直向上为Y轴而建立的XYZ坐标系；面阵成像设备的像空间坐标系是以像平面中心为原点O′，沿像平面水平方向为X′轴，竖直方向Y′轴，主光轴方向为Z′轴而建立的X′Y′Z′坐标系；

ω、κ分别是X′Y′Z′坐标系的三个坐标轴与XYZ坐标系的三个坐标轴X、Y、Z之间的空间夹角，(X′_S，Y′_S，Z′_S)是像空间的中心O′点坐标，通常情况下，面阵成像设备与扫描装置组合于一体时，XYZ坐标系与X′Y′Z′坐标系之间的相对位置关系不确定，需对面阵成像设备进行标定；常用定标方法是使用经精密加工的标定块，通过建立标定块上三维坐标已知的点与其图像点间的对应，就能获得面阵成像设备的内外参数，此定标方法可获得较高的精度，但整个设备的定标过程费时费力。且计算激光点云对应的影像坐标的公式复杂，此过程两坐标系的转换需通过3次旋转及一次平移的复杂计算。扫描目标的激光点云数据量上千万，其数据量如此之大，计算公式樊笼复杂，不易实现目标激光点云数据的实时渲染处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统，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效率，以弥补现有技术的不足。

本发明系统中面阵成像设备相机安装在激光扫描装置的外围，确保面阵成像设备相机的主光轴与激光扫描装置的扫描平面平行或垂直放置，如此激光扫描装置的XYZ坐标系与面阵成像设备相机的X′Y′Z′坐标系对应的三个坐标轴X′、Y′、Z′之间空间夹角φ、ω、κ两个为0，另一个空间角度可以在安装面阵成像设备时是按设计角度安装的，此角度是确定已知的。因此无需通过定标方法对面阵成像设备相机的内外参数进行标定，省去了大量的烦琐的定标工作，同时简化了激光点云对应影像坐标的公式计算，只需通过单次的坐标旋转和平移变换就可完成两种坐标系的转换，从而实现了超大点云数据的实时快速的渲染。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明包括激光扫描装置和安装在激光扫描装置外围的至少一个面阵成像设备相机，激光扫描装置的扫描坐标系为XYZ，面阵成像设备相机的影像坐标系为X′Y′Z′，影像坐标系下点坐标转换到扫描坐标系下点坐标的旋转矩阵公式为：

，其中φ、ω、κ分别是影像坐标系X′Y′Z′的三个坐标轴X′、Y′、Z′与扫描坐标系XYZ的三个坐标轴X、Y、Z的空间夹角，其特征在于：面阵成像设备相机光轴与激光扫描装置的扫描面空间平行和/或垂直，使φ、ω、κ中的任两个空间夹角值为0。

上述的激光扫描装置的外围设有一个面阵成像设备相机，其中面阵成像设备相机的光轴空间垂直于激光扫描装置的扫描面，使空间夹角φ与κ均为0；影像坐标系下点坐标转换到扫描坐标系下点坐标的旋转矩阵公式为：

$R=R_{\mathrm{\ω}}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\ω}& -\sin \mathrm{\ω}\\ 0& \sin \mathrm{\ω}& \cos \mathrm{\ω}\end{array}\right].$

上述的激光扫描装置的外围设有一个面阵成像设备相机，其中面阵成像设备相机的光轴空间平行于激光扫描装置的扫描面，使空间夹角ω与κ均为0；影像坐标系下点坐标转换到扫描坐标系下点坐标的旋转矩阵公式为：

$R=R_{\mathrm{\φ}}=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\φ}& 0& -\sin \mathrm{\φ}\\ 0& 1& 0\\ \sin \mathrm{\φ}& 0& \cos \mathrm{\φ}\end{array}\right].$

上述的激光扫描装置的外围设有两个面阵成像设备相机，其中面阵成像设备相机的光轴分别空间垂直于激光扫描装置的扫描面，使空间夹角φ与κ均为0；面阵成像设备相机2与面阵成像设备相机3的影像坐标系下点坐标转换到扫描坐标系下的旋转矩阵公式分别为R₂、R₃：

$R_2=R_{{\mathrm{\φ}}_2}=\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\φ}}_2& 0& -\sin {\mathrm{\φ}}_2\\ 0& 1& 0\\ \sin {\mathrm{\φ}}_2& 0& \cos {\mathrm{\φ}}_2\end{array}\right],$

$R_3=R_{{\mathrm{\φ}}_3}=\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\φ}}_3& 0& -\sin {\mathrm{\φ}}_3\\ 0& 1& 0\\ \sin {\mathrm{\φ}}_3& 0& \cos {\mathrm{\φ}}_3\end{array}\right].$

上述的激光扫描装置的外围设有四个面阵成像设备相机，其中面阵成像设备相机的光轴分别空间平行于激光扫描装置的扫描面，使空间夹角ω与κ均为0。

本发明由于激光扫描装置的扫描面与面阵成像设备相机光轴具有特定的空间角度和位置关系，使面阵成像设备相机的影像坐标系与激光扫描装置的扫描坐标系的空间几何关系只需通过单次坐标旋转和单次坐标变换完成，因此能够简化激光点云数据与相机影像采集数据的匹配解算，提高了扫描装置获取的激光点云数据与相机采集的影像数据融合的优越性。

附图说明

图1本发明中面阵成像设备相机与激光扫描装置的位置关系示意图。

图2、本发明中激光扫描装置外围设有一个面阵成像设备相机，空间垂直关系示意图。

图3、本发明中激光扫描装置外围设有一个面阵成像设备相机，空间平行关系示意图。

图4、本发明中激光扫描装置外围设有两个面阵成像设备相机，空间垂直关系示意图。

图5本发明中激光扫描装置外围设有四个面阵成像设备相机，空间平行关系示意图。

其中，1、扫描装置；2、面阵成像设备相机A；3、面阵成像设备相机B；4、面阵成像设备相机C；5、面阵成像设备相D。

具体实施方式

如图1所示为激光扫描装置1与单个面阵成像设备相机A2的位置关系图，激光扫描装置1获取的是扫描坐标系下的三维点云坐标，面阵成像设备相机A2拍照得到的是像空间坐标系下的二维影像坐标。激光扫描装置1的坐标系是以扫描中心为原点0，电机旋转轴为Z轴，水平方向为X轴，竖直向上为Y轴而建立的扫描坐标系XYZ；面阵成像设备相机A 2拍照得到的像空间坐标系是以相机像平面的中心为原点，沿像平面水平方向为X′轴，竖直方向Y′轴，主光轴方向为Z′轴建立的影像坐标系X′Y′Z′。

通常情况下这两个坐标系之间相对位置关系不确定，需通过复杂的手段进行测量，且在扫描坐标系与影像坐标系的匹配解算过程需经过3次旋转1次平移计算。按照坐标转换的常用公式，旋转矩阵包含了三个旋转角，公式展开计算量大。公式(1)是影像坐标系下点坐标转换到扫描坐标系下的旋转矩阵公式，其中(φ，ω，κ)是相机的安装姿态，φ、ω、κ分别是上述面阵成像设备相机A2的影像坐标系X′Y′Z′的三个坐标轴X′、Y′、Z′与激光扫描装置1的扫描坐标系XYZ的三个坐标轴X、Y、Z的空间夹角。公式(1)：

公式(2)是激光点对应的影像公式，其中(X_A，Y_A，Z_A)是扫描坐标系下的激光点坐标，(X′_S，Y′_S，Z′_S)是影像坐标系的相机中心点坐标，f是面阵成像设备相机A2的焦距。

公式(2)：

$\left\{\begin{array}{c}x=-f\frac{(\cos \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\κ}-\sin \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\ω}\sin \mathrm{\κ})(X_A-{X^{\′}}_S)+\left(\cos \mathrm{\ω}\sin \mathrm{\κ}\right)(Y_A-{Y^{\′}}_S)+(\sin \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\κ}+\cos \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\ω}\sin \mathrm{\κ})(Z_A-{Z^{\′}}_S)}{(-\sin \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\ω})(X_A-{X^{\′}}_S)+(-\sin \mathrm{\ω})(Y_A-{Y^{\′}}_S)+\left(\cos \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\ω}\right)(Z_S-{Z^{\′}}_S)}\\ y=-f\frac{(-\cos \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\κ}-\sin \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\ω}\cos \mathrm{\κ})(X_A-{X^{\′}}_S)+\left(\cos \mathrm{\ω}\cos \mathrm{\κ}\right)(Y_A-{Y^{\′}}_S)+(-\sin \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\κ}+\cos \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\ω}\cos \mathrm{\κ})(Z_A-{Z^{\′}}_S)}{(-\sin \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\ω})(X_A-{X^{\′}}_S)+(-\sin \mathrm{\ω})(Y_A-{Y^{\′}}_S)+\left(\cos \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\ω}\right)(Z_A-{Z^{\′}}_S)}\end{array}\right.$

在影像匹配时，根据激光扫描装置1确定的扫描坐标系下的激光点坐标、相机中心点坐标、相机视场角和相机安置姿态，可计算出每个激光点落在哪一幅或哪几幅对应的影像内；由公式(1)与(2)就可计算获得每一个激光点对应的影像坐标(x、y)，因此能够将激光扫描装置1获取的激光点云数据与面阵成像设备相机A2获取的影像数据进行匹配，对激光点云数据赋予RGB色彩信息，实现目标激光点云数据的实时渲染。

通常情况下激光扫描装置1与面阵成像设备相机A 2的安装位置关系没有严格的相对位置关系，这就需通过复杂的手段进行测量以确定扫描坐标系与相机影像坐标系之间相对位置关系，即需通过检测手段确定相机的安装姿态(φ，ω，κ)和相机中心点坐标(X′_S，Y′_S，Z′_S)，影像数据需经过3次旋转(公式(1))和1次平移计算(公式(2))匹配计算得到扫描坐标系下的每一个激光点对应的影像坐标，这样的展开计算量是非常大的。

为了解决这一问题，本发明将面阵成像设备相机A 2的光轴a与激光扫描装置1的扫描平面b空间垂直或平行，如此，激光扫描装置1的扫描坐标系与面阵成像设备相机A2的影像坐标系对应的三个空间夹角φ、ω、κ其中两个为0。使扫描坐标系与影像坐标系的空间几何关系只需通过单次坐标旋转变换和单次坐标平移变换完成。

实施例1

图2中，激光扫描装置1的扫描面b与面阵成像设备相机A 2主光轴c空间垂直，两个旋转角φ与κ均为0度，只需经过1次旋转1次平移变换就可完成两个坐标系的转换匹配。旋转矩阵公式可由公式(1)简化为公式(3)：

$R=R_{\mathrm{\ω}}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\ω}& -\sin \mathrm{\ω}\\ 0& \sin \mathrm{\ω}& \cos \mathrm{\ω}\end{array}\right]$

于是每一个激光点对应的影像坐标(x，y)计算可由影像公式(2)简化为公式(4)：

$\left\{\begin{array}{c}x=-f\frac{(X_A-{X^{\′}}_S)}{-\sin \mathrm{\ω}(Y_A-{Y^{\′}}_S)+\cos \mathrm{\ω}(Z_A-{Z^{\′}}_S)}\\ y=-f\frac{\cos \mathrm{\ω}(Y_A-{Y^{\′}}_S)+\sin \mathrm{\ω}(Z_A-{Z^{\′}}_S)}{-\sin \mathrm{\ω}(Y_A-{Y^{\′}}_S)+\cos \mathrm{\ω}(Z_A-{Z^{\′}}_S)}\end{array}\right.$

在对激光扫描点云坐标与面阵成像设备相机A 2的影像坐标匹配中公式(4)减少了相机2安装姿态(φ，ω，κ)的测量工作和简化了激光点云对应的影像坐标的计算，通过对影像坐标进行色彩的插值计算，即可得到激光点对应的RGB色彩值。

面阵成像设备相机A 2的视场角一般为几十度，广角镜头的视场角约为60～90°，因此面阵成像设备相机A2与激光扫描装置1组合的三维成像测量系统适用于扫描视场范围小于90°的激光扫描系统中，如此能够实现目标激光点云数据与影像数据的完全融合匹配。

实施例2

如图3所示，激光扫描装置1与单个面阵成像设备相机A2组合，激光扫描坐标系以扫描中心为原点0，电机旋转轴为Z轴，竖直向上为Y轴而建立的局部坐标系XYZ；相机拍照得到的像空间坐标系是以相机像平面的中心为原点，沿像平面水平方向为X′轴，竖直方向Y′轴，主光轴方向为Z′轴建立的局部坐标系X′Y′Z′。激光扫描装置1的扫描平面b与面阵成像设备相机A 2的主光轴c平行，使两个旋转角ω与κ均为0度，这样只需经过1次旋转1次平移变换就可完成两个坐标系的转换匹配。旋转矩阵公式可由公式(1)简化为公式(5)：

$R=R_{\mathrm{\φ}}=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\φ}& 0& -\sin \mathrm{\φ}\\ 0& 1& 0\\ \sin \mathrm{\φ}& 0& \cos \mathrm{\φ}\end{array}\right]$

于是每一个激光点对应的影像坐标(x，y)计算可由影像公式(2)简化为公式(6)：

$\left\{\begin{array}{c}x=-f\frac{\cos \mathrm{\φ}(X_A-X_S)+\sin \mathrm{\φ}(Z_A-Z_S)}{-\sin \mathrm{\φ}(X_A-X_S)+\cos \mathrm{\φ}(Z_A-Z_S)}\\ y=-f\frac{(Y_A-Y_S)}{-\sin \mathrm{\φ}(X_A-X_S)+\cos \mathrm{\φ}(Z_A-Z_S)}\end{array}\right.$

在对激光扫描点云坐标与相机的影像坐标匹配的影像公式(6)减少了相机安装姿态(φ，ω，κ)的测量工作和简化了激光点云对应的影像坐标的计算，通过对影像坐标进行色彩的插值计算，即可得到激光点对应的RGB色彩值。

相机的视场角一般为几十度，广角镜头的视场角约为60～90°，因此单个面阵成像设备相机A2与激光扫描装置1组合的三维成像测量系统适用于扫描视场范围小于90°的激光扫描系统中，如此能够实现目标激光点云数据与影像数据的完全融合匹配。

实施例3

如图4所示，激光扫描装置1与面阵成像设备相机A2、面阵成像设备相机B3组合的三维成像系统。激光扫描装置1的扫描坐标系以扫描中心为原点O，电机旋转轴为Z轴，竖直向上为Y轴而建立的局部坐标系XYZ；面阵成像设备相机A2拍照得到的影像坐标系是以相机像平面的中心为原点，沿像平面水平方向为X′轴，竖直方向Y′轴，主光轴方向为Z′轴建立的局部坐标系X′Y′Z′。面阵成像设备相机B3拍照得到的像空间坐标系是以相机像平面的中心为原点，沿像平面水平方向为X″轴，竖直方向Y″轴，主光轴方向为Z″轴建立的局部坐标系X″Y″Z″。激光扫描装置1的扫描平面b分别与面阵成像设备相机A2主光轴c和面阵成像设备相机B3的主光轴d垂直，面阵成像设备相机A2和面阵成像设备相机B 3的影像坐标系只需经过1次旋转，1次平移变换就可完成至激光扫描坐标系的转换匹配。

一般广角镜头的摄影视场角约为60～90°，两台相机总摄影视场角能够达到180°，因此两台相机与激光扫描组合的三维成像测量系统能够适用于扫描视场范围小于180°的激光扫描系统中，实现目标激光点云数据与影像数据的完全匹配。在影像数据匹配解算过程中，根据扫描装置确定的扫描坐标系下的激光点坐标(X_A，Y_A，Z_A)、面阵成像设备相机A2中心点坐标(X′_S，Y′_S，Z′_S)及安置状态(φ′，0，0)和相机3的中心点坐标(X″_S，Y″_S，Z″_S)及安置状态(φ″，0，0)、相机视场角，可计算出目标扫描范围内的每个激光点对应哪台相机的影像数据点；面阵成像设备相机A2与面阵成像设备相机B3的坐标转换旋转矩阵公式可由公式(1)简化为公式(7)与公式(8)，因此面阵成像设备相机A2影像坐标对应的扫描激光点坐标根据公式(9)计算，面阵成像设备相机B3的影像坐标对应的扫描激光点坐标根据公式(10)计算，其中f₁、f₂分别是面阵成像设备相机A2与面阵成像设备相机B3的焦距。由公式(9)和(10)可获得大扫描视场激光扫描目标点云坐标对应的影像RGB数据。

公式(7)：

$R_2=R_{{\mathrm{\φ}}^{\′}}=\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\φ}}^{\′}& 0& -\sin {\mathrm{\φ}}^{\′}\\ 0& 1& 0\\ \sin {\mathrm{\φ}}^{\′}& 0& \cos {\mathrm{\φ}}^{\′}\end{array}\right]$

公式(8)：

$R_3=R_{{\mathrm{\φ}}^{\′\′}}=\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\φ}}^{\′\′}& 0& -\sin {\mathrm{\φ}}^{\′\′}\\ 0& 1& 0\\ \sin {\mathrm{\φ}}^{\′\′}& 0& \cos {\mathrm{\φ}}^{\′\′}\end{array}\right]$

公式(9)：

$\left\{\begin{array}{c}x=-f_1\frac{(X_A-{X^{\′}}_S)}{-{\sin \mathrm{\φ}}^{\′}(Y_A-{Y^{\′}}_S)+\cos {\mathrm{\φ}}^{\′}(Z_A-{Z^{\′}}_S)}\\ y=-f_1\frac{\cos {\mathrm{\φ}}^{\′}(Y_A-{Y^{\′}}_S)+\sin {\mathrm{\φ}}^{\′}(Z_A-{Z^{\′}}_S)}{-\sin {\mathrm{\φ}}^{\′}(Y_A-{Y^{\′}}_S)+\cos {\mathrm{\φ}}^{\′}(Z_A-{Z^{\′}}_S)}\end{array}\right.$

公式(10)：

$\left\{\begin{array}{c}x=-f_2\frac{(X_A-{X^{\′\′}}_S)}{-{\sin \mathrm{\φ}}^{\′\′}(Y_A-{Y^{\′\′}}_S)+\cos {\mathrm{\φ}}^{\′\′}(Z_A-{Z^{\′\′}}_S)}\\ y=-f_2\frac{\cos {\mathrm{\φ}}^{\′\′}(Y_A-{Y^{\′\′}}_S)+\sin {\mathrm{\φ}}^{\′\′}(Z_A-{Z^{\′\′}}_S)}{-\sin {\mathrm{\φ}}^{\′\′}(Y_A-{Y^{\′\′}}_S)+\cos {\mathrm{\φ}}^{\′\′}(Z_A-{Z^{\′\′}}_S)}\end{array}\right.---\left(10\right)$

实施例4

如图4所示，激光扫描装置1与面阵成像设备相机A2、面阵成像设备相机B3、面阵成像设备相机C4和面阵成像设备相机D5组合成三维成像系统。激光扫描装置1的坐标系以扫描中心为原点O，电机旋转轴为Z轴，竖直向上为Y轴而建立的局部坐标系XYZ；面阵成像设备相机A2的像空间坐标系是以相机像平面的中心为原点，沿像平面水平方向为X′轴，竖直方向Y′轴，主光轴方向为Z′轴建立的局部坐标系X′Y′Z′；面阵成像设备相机B3的像空间坐标系是以相机像平面的中心为原点，沿像平面水平方向为X″轴，竖直方向Y″轴，主光轴方向为Z″轴建立的局部坐标系X″Y″Z″。面阵成像设备相机C4的像空间坐标系是以相机像平面的中心为原点，沿像平面水平方向为X″′轴，竖直方向Y″′轴，主光轴方向为Z″′轴建立的局部坐标系X″′Y″′Z″′。面阵成像设备相机D5的像空间坐标系是以相机像平面的中心为原点，沿像平面水平方向为X″″轴，竖直方向Y″″轴，主光轴方向为Z″″轴建立的局部坐标系X″′Y″′Z″′。激光扫描装置1的扫描平面b分别与面阵成像设备相机A2、面阵成像设备相机B3、面阵成像设备相机C4和面阵成像设备相机D5的主光轴平行，四台相机的影像坐标都只需经过1次旋转1次平移变换就可完成从影像坐标系到扫描坐标系的转换。

一般广角镜头的摄影视场角约为60～90°，4台相机在平行于扫描装置扫描面的平面内按等间隔分布，总的摄影视场角能够达到360°，在360°激光三维扫描系统中能够获得所有激光扫描点云对应的影像数据坐标。

所述的面阵成像设备相机可以是商业相机、工业相机或各类相机模块中的任一种或几种。

Claims (6)

1.一种面阵成像与激光扫描组合的三维成像测量系统，包括激光扫描装置和安装在激光扫描装置外围的至少一个面阵成像设备相机，激光扫描装置的扫描坐标系为XYZ，面阵成像设备相机的影像坐标系为X′Y′Z′，且影像坐标系下点坐标转换到扫描坐标系下点坐标的旋转矩阵公式为：

，其中φ、ω、κ分别是影像坐标系X′Y′Z′的三个坐标轴X′、Y′、Z′与扫描坐标系XYZ的三个坐标轴X、Y、Z的空间夹角，其特征在于：面阵成像设备相机的光轴与激光扫描装置的扫描面呈空间平行或垂直关系，使空间夹角φ、ω、κ中的任两个值为0。

2.如权利要求1所述的成像测量系统，其特征在于上述至少一个面阵成像设备相机，其数目为一个，且该面阵成像设备相机的光轴空间垂直于激光扫描装置的扫描面，使空间夹角φ与κ均为0；影像坐标系下点坐标转换到扫描坐标系下点坐标的旋转矩阵公式为：

3.如权利要求1所述的成像测量系统，其特征在于上述至少一个面阵成像设备相机，其数目为一个，且该面阵成像设备相机的光轴空间平行于激光扫描装置的扫描面，使空间夹角ω与κ均为0；影像坐标系下点坐标转换到扫描坐标系下点坐标的旋转矩阵公式为：

4.如权利要求1所述的成像测量系统，其特征在于上述至少一个面阵成像设备相机，其数目为两个，且两个面阵成像设备相机的光轴分别空间垂直于激光扫描装置的扫描面，使空间夹角φ与κ均为0；影像坐标系下点坐标转换到扫描坐标系下点坐标的旋转矩阵公式为：

5.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于上述至少一个面阵成像设备相机，其数目为四个，且四个面阵成像设备相机的光轴分别空间平行于激光扫描装置的扫描面，使空间夹角ω与κ均为0。

6.如权利要求1-5中任一项所述的测量系统，其特征在于上述的面阵成像设备相机为商业相机或工业相机中的任一种。 

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