三维模型重建的自动化是激光扫描和摄影测量发展追求的目标之一,当前,在对激光扫描三维模型进行纹理重建的过程中,纹理和激光扫描三维模型之间的自动配准方法仍是制约激光扫描模型纹理映射生产的瓶颈问题。纹理影像和激光扫描三维模型之间的自动配准属于经典的二维三维配准问题,而配准的本质归结为特征的提取和匹配。手动选择控制点不仅需要大量交互操作,而且由于三维模型上的特征不明显,难以判断每个控制点的精度是否满足配准的要求。虽然现在地面激光扫描能够获取较高密度的三维点云以及强度信息,能够通过自动算法从其中提取足够多的三维特征点,但是现有的方法对于自动剔除和光学影像之间大量的误匹配依然非常困难。对于从地面激光扫描数据中提取特征点而言,通过生成二维强度影像,强度信息的利用能够极大的提高特征点提取的数量和自动化程度,然而,强度影像的特征点提取能力不仅和它的像素密度成正比,更是和强度的一致性成正相关。由于采用激光主动成像的方式,地面激光扫描的强度信息受多种因素的影响而导致其产生的强度影像“曝光”不一致,其中最显著的因素就是近距离反常效应,目前的方法依然不能有效解决这个原因导致的不一致问题,因此,解决纹理和激光扫描自动配准的问题首先需要生成高质量的强度影像。本文以解决激光扫描纹理重建生产过程中的这个瓶颈问题为目的,对涉及到的关键技术进行了研究。主要的研究工作如下：1)研究了影响地面激光扫描点云强度的各种因素,提出了基于物理模型的样本估计的地面激光扫描强度校正的方法；2)仔细研究了针对同轴相位式扫描仪Z+F Imager5006i的近距离效应的产生原因,并分析了上述激光强度校正方法在该型扫描数据上的应用效果；3)研究了激光点云精确法线估计需要考虑的因素和方法；4)研究了激光点云强度影像生成的各种方法和它们的适用场景;5)研究了基于激光点云强度影像、融合摄影测量技术的地面激光三维扫描数据与光学影像的自动配准方法：6)对激光扫描纹理映射精度的定义和影响因素进行全面的研究。论文的主要创新点在于：1)提出同轴相位式地面激光扫描仪强度数据的实用化校正方案。该方法针对当前强度校正研究无法有效解释地面激光扫描仪近距离效应的现状,采用基于物理模型参数估计的方法,深入分析了同轴相位式地面激光扫描仪点云强度近距离效应的产生过程,得出扫描仪接收光学系统的散焦效应是近距离激光回波强度反常变低的原因。通过创新设计的样本数据采集方案,有效地估计出对应物理模型的参数,从而实现了对特定类型激光扫描仪强度近距离效应的有效校正。为了达到实用化的点云强度校正,本文创新性的将具有相似表面粗糙度的白墙和莫高窟壁画激光扫描强度数据进行距离校正,然后利用校正后的白墙的数据作为样本估计强度-入射角因素中的粗糙度参数,用于对莫高窟壁画强度数据的校正,为强度的实用化提供了有力保证。2)提出了一种基于强度影像的激光扫描三维点云和摄影测量光学影像自动配准的方法。首先对激光点云生成有利于三维-特征精确提取的强度全景影像,然后让强度影像和光学影像之间采用基于尺度不变特征的SIFT算子进行特征提取和匹配。然后对光学影像做摄影测量相对定向,得到影像之间的多度重叠连接点,接着将这些多度重叠点和强度-光学影像之间的匹配点求交集,从而大量剔除强度影像和光学影像之间的无效匹配。在对剩下的光学影像匹配点进行前方交会后,误匹配的剔除可以转化为两个三维匹配点集之间的RANSAC求解问题。在利用距离统计聚类的方法求出两匹配点集之间的缩放比例后,两点集之间仅存在旋转和平移的刚性变换,这使得误匹配的剔除变得非常容易。最后,剩下来的正确匹配被转化成对应的三维控制点来对光学影像进行摄影测量绝对定向,已充分利用整体平差实现激光扫描三维点云和光学影像之间的自动配准。需要进一步深入研究的问题：1)强度校正中涉及到点云多路径效用的地方需要仔细研究,以进一步提高强度校正的精度。2)在考虑点云强度对法线估计精度影像的时候,需要深入研究其物理模型并采集大量的样本才能准确估计测距噪音和点云强度之间的关系。3)全景强度影像的问题是在影像变形比较大的地方无法提取特征点,后续可以考虑用透视投影影像进行特征提取,同时也要考虑三维点云内插的精度问题。4)研究应用非刚性自动纹理映射模型,消除因为三维模型的误差造成的映射纹理之间的几何接缝。5)纹理影像的获取质量对后续的摄影测量成功率和精度有很大的影响,研究如何利用三维激光扫描模型和可用相机的参数,自动设计摄影测量网络,以实现满足摄影测量影像的自动化采集。