一种基于焦距–发散角联动的三维扫描装置及方法

本发明公开了一种基于焦距–发散角联动的三维扫描装置、方法及计算机可读存储介质。所述装置包括变焦成像单元、激光照明单元、控制单元和处理单元。控制单元被配置为执行至少一种扫描模式：第一扫描模式（在焦距 f 保持恒定时调节发散半角 β）或第二扫描模式（在发散半角 β 保持恒定时调节焦距 f），并控制激光发射与相机曝光在时间上同步。处理单元从采集的图像序列中提取由锥形照明光束与内壁相交形成的环形或近似环形照明区域的边缘，结合成像模型、标定参数及实时的 f 与 β 参数，基于三角测量原理解算对应的三维坐标，生成截面点云数据。本发明通过主动控制光学参数实现宽范围、高精度的三维形貌重建，适用于隧道、地下管廊、大型管道等狭长旋转体结构的内壁测量，尤其在低照度、复杂背景环境下仍能保持高一致性与高稳定性。本发明的三维扫描装置基于单一扫描单元即可独立实现三维形貌测量，适用于快速巡检、单端测量等单测站应用场景。