在针对大型场景、物体的三维重建技术中,三维场景扫描仪以高精度、高速度和稳定性好等优点得到广泛应用。三维扫描仪是具有深度感知的精密扫描设备,可以利用基于结构光的技术完成空间信息和图像信息的全方位采集。目前三维扫描仪设备多是安装在三脚架上,容易因为地面不平使得扫描仪的转轴和重力方向产生夹角,最终导致拍摄出的全景图和点云倾斜,成为影响三维重建精度的关键难题。针对此问题,本文给出一种利用惯性测量单元（Inertial Measurement Unit,IMU）辅助标定扫描仪数据偏差并补偿的方法。为了建立IMU与扫描仪之间的联系,将IMU的信息从IMU坐标系映射至扫描仪坐标系中,论文采用一个面阵相机作为媒介建立两个坐标系之间的关系。论文主要研究内容如下:（1）针对IMU的误差参数进行标定。通过建立的IMU误差模型,使用多位置法手动移动IMU,并通过区分动静态区间标定IMU的安装误差、尺度因子误差与零偏误差。设计了角度实验验证标定结果的精度,该实验结果表明IMU经过标定后角度的解算值更加接近真实值,与真实值之间的最大误差为0.35°,为后续使用IMU进行标定奠定了基础。（2）针对相机与IMU之间存在旋转的问题,标定IMU与相机之间的位置关系。利用B样条曲线将离散的相机参数连续化,根据IMU和相机角速度曲线的相关性计算出两者的时间延时。利用IMU和相机在拍摄时的角速度大小相同、方向相差一个旋转矩阵这一特性构造最优化函数,标定出两者之间的旋转矩阵。（3）针对扫描仪生产过程中相机与旋转轴之间存在角度偏移的问题,提出标定相机-旋转轴位置关系的方法。使用扫描仪对Ch Ar Uco标定板进行非完整拍摄,将相机光心坐标投影到一个平面并进行圆拟合,在圆心位置处建立转轴坐标系,使用旋转矩阵定理求出相机坐标系与转轴坐标系之间的旋转矩阵。该标定方法的结果与扫描仪生产时相机与旋转轴之间的角度偏移结构值一致,证明了此标定方法的准确性。（4）使用校准后的IMU标定IMU-相机、相机-旋转轴之间的位置关系,得到IMU-旋转轴系统,计算出扫描仪数据偏差。设计实验并拍摄三维场景对扫描仪数据偏差校正前后的测量结果进行定量和定性分析。实验结果表明,扫描仪的场景数据偏差经过校正后,测量精度提升20.20%以上,三维场景的校正结果进一步说明了偏差校正方法的正确性。