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原文传递用于量化气体泄漏的系统和方法

专利名称：	用于量化气体泄漏的系统和方法
摘要：	公开了量化在指定视场中的气体泄漏的系统和方法。该系统可以包括冷却检测器和两个可互换的带通非冷却滤波器。第一非冷却带通滤波器传输在与不透明泄漏气体光谱带重合的第一光谱带中的电磁辐射。第二非冷却带通滤波器仅传输在与透明泄漏气体光谱带重合的第二光谱带中的电磁辐射。该系统可以包括量化单元，该量化单元被布置成处理由冷却检测器生成的图像，从而基于其图像来确定在指定视场中的泄漏气体的流速。该系统可以包括检测单元，该检测单元被布置成基于交替地生成的多个第一光谱带图像和多个第二光谱带图像来确定在指定视场中的气体泄漏。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	以色列;IL
申请人：	奥普加尔光电工业有限公司
发明人：	欧内斯特·格林贝格;吉尔·阿布拉莫维奇;奥默·亚纳伊
专利状态：	有效
申请日期：	2017-11-13T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201780081913.2
公开号：	CN110192098A
代理机构：	北京安信方达知识产权代理有限公司
代理人：	张瑞;杨明钊
分类号：	G01N21/3504(2014.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	以色列卡梅尔
主权项：	1.一种用于量化在指定视场中的气体泄漏的系统，所述系统包括：成像单元，其包括被布置成检测在指定光谱带内的电磁辐射的低温冷却检测器；滤波器组件，其包括：第一非冷却带通滤波器，其被布置成传输范围在第一光谱带内的电磁辐射；以及第二非冷却带通滤波器，其被布置成传输范围在第二光谱带内的电磁辐射；其中，所述第一光谱带与不透明泄漏气体光谱带重合，在所述不透明泄漏气体光谱带中所述泄漏气体发射和吸收电磁辐射，其中，所述第二光谱带与透明泄漏气体光谱带重合，在所述透明泄漏气体光谱带中所述泄漏气体不发射或吸收电磁辐射，并且其中，所述指定光谱带包括所述第一光谱带和所述第二光谱带；其中，所述低温冷却检测器被布置成使用所述第一非冷却带通滤波器来生成所述视场的在所述第一光谱带中的至少一个第一光谱带图像，并且使用所述第二非冷却带通滤波器来生成所述视场的在所述第二光谱带中的至少一个第二光谱带图像；以及量化单元，其被布置为：接收所述至少一个第一光谱带图像并接收所述至少一个第二光谱带图像；基于所述至少一个第二光谱带图像和第一预定参考模型在假设没有气体泄漏的情况下确定所述视场的在所述第一光谱带中的至少一个重构的第一光谱带图像；以及通过将所述至少一个第一光谱带图像除以所述至少一个重构的第一光谱带图像来确定至少一个比率图像。 2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述低温冷却检测器被布置成在中波红外范围内和在长波红外范围内操作。 3.根据权利要求1或2中的任一项所述的系统，其中，所述第一非冷却带通滤波器和所述第二非冷却带通滤波器中没有一个受到用于温度稳定的手段。 4.根据权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述第一预定参考模型被布置成将在所述至少一个第二光谱带图像中的每个像素转换成在所述至少一个重构的第一光谱带图像中的相应像素。 5.根据权利要求1-4中的任一项所述的系统，其中，通过将所述至少一个第一光谱带图像中的相应像素除以在所述至少一个重构的第一光谱带图像中的相应像素来确定在所述至少一个比率图像中的每个像素。 6.根据权利要求1-5中的任一项所述的系统，其中，所述量化单元还被布置成基于所述至少一个比率图像、指定的成像单元的参数和指定的泄漏气体参数来确定在所述至少一个比率图像的每个像素中的所述泄漏气体的质量。 7.根据权利要求1-6中的任一项所述的系统，其中，所述量化单元还被布置成基于所述至少一个比率图像、指定的成像单元的参数、指定的环境条件和第二预定参考模型来确定在所述指定视场中的所述泄漏气体的流速。 8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述量化单元还被布置成：在所述至少一个比率图像中确定具有第一区域轮廓并且包括具有高于或低于预定信噪比(SNR)阈值的SNR值的像素的第一区域；基于在所述第一区域轮廓中的像素的数量和指定的成像单元的参数来确定所述第一区域轮廓的第一区域轮廓长度；基于在所述第一区域中的像素的数量和所述指定的成像单元的参数来确定所述第一区域的第一区域面积；以及基于所述第一区域轮廓长度、所述第一区域面积和所述指定的环境条件来确定在所述指定视场中的所述泄漏气体的流速，其中，所述指定的环境条件包括泄漏气体温度、环境温度和风速。 9.根据权利要求1-8中的任一项所述的系统，还包括非均匀性(NUC)和坏像素置换(BPR)单元，其被布置成在由所述量化单元接收所述至少一个第一光谱带图像和所述至少一个第二光谱带图像中的图像之前对所述至少一个第一光谱带图像和所述至少一个第二光谱带图像进行NUC和BPR，并且其中，所述量化单元还被布置成在确定所述至少一个重构的光谱带图像之前和在确定所述至少一个比率图像之前对所述至少一个第一光谱带图像取平均并对所述至少一个第二光谱带图像取平均。 10.根据权利要求1-9中的任一项所述的系统，还包括滤波器切换机构，所述滤波器切换机构被布置成在所述第一非冷却带通滤波器和所述第二非冷却带通滤波器之间互换，从而将所述第一非冷却带通滤波器或所述第二非冷却带通滤波器定位在光学器件和所述低温冷却检测器之间。 11.根据权利要求1-10中的任一项所述的系统，其中，所述低温冷却检测器被布置成在预定数量的气体泄漏检测循环中的每个气体泄漏检测循环处交替地生成所述指定视场的多个第一光谱带图像和所述指定视场的多个第二光谱带图像。 12.根据权利要求11所述的系统，还包括检测单元，其被布置成：在所述预定数量的气体泄漏检测循环中的每个气体泄漏检测循环处接收交替地所生成的多个第一光谱带图像和多个第二光谱带图像；在每个气体泄漏检测循环处基于所述多个第一光谱带图像的至少一部分来确定被怀疑为在所述指定视场中的气体泄漏的第一变化，并且确定所述多个第一光谱带图像中的包括其所述第一变化的至少一个第一光谱带图像；在每个气体泄漏检测循环处基于所述多个第二光谱带图像的至少一部分来确定被怀疑为在所述指定视场中的气体泄漏的第二变化，并确定所述多个第一光谱带图像中的包括其所述第二变化的至少一个第二光谱带图像；在每个气体泄漏检测循环处基于所确定的第一变化、所确定的第二变化、包括所述第一变化的所述至少一个第一光谱带图像和包括所述第二变化的所述至少一个第二光谱带图像中的至少一者来确定所述第一变化和/或所述第二变化是否是气体泄漏；以及确定在所述预定数量的气体检测循环中的气体泄漏检测的总数，并且基于气体检测的所述总数和预定气体泄漏检测阈值来进一步确定对气体泄漏警报的激活是否是需要的。 13.一种量化在指定视场中的泄漏气体的方法，所述方法包括：通过低温冷却检测器并使用第一非冷却带通滤波器来生成所述指定视场的在与不透明泄漏气体光谱带重合的第一光谱带中的至少一个第一光谱带图像，在所述不透明泄漏气体光谱带中所述泄漏气体发射和吸收电磁辐射，以及通过所述低温冷却检测器并使用第二非冷却带通滤波器来生成所述指定视场的在与透明泄漏气体光谱带重合的第二光谱带中的至少一个第二光谱带图像，在所述透明泄漏气体光谱带中所述泄漏气体不发射或吸收电磁辐射；由量化单元基于所述至少一个第二光谱带图像和第一预定参考模型在假设没有气体泄漏的情况下确定所述指定视场的在所述第一光谱带中的至少一个重构的第一光谱带图像；以及由所述量化单元通过将所述至少一个第一光谱带图像除以所述至少一个重构的第一光谱带图像来确定至少一个比率图像。 14.根据权利要求13所述的方法，还包括配置所述第一预定参考模型以将在所述至少一个第二光谱带图像中的每个像素转换成在所述至少一个重构的第一光谱带图像中的相应像素。 15.根据权利要求13-14中的任一项所述的方法，还包括通过将在所述至少一个第一光谱带图像中的相应像素除以在所述至少一个重构的第一光谱带图像中的相应像素来确定在所述至少一个比率图像中的每个像素。 16.根据权利要求13-15中的任一项所述的方法，还包括由所述量化单元基于所述至少一个比率图像、指定的成像单元的参数和指定的泄漏气体参数来确定在所述至少一个比率图像的每个像素中的所述泄漏气体的质量。 17.根据权利要求13-16中的任一项所述的方法，还包括：在所述至少一个比率图像中确定具有第一区域轮廓并且包括具有高于或低于预定信噪比(SNR)阈值的SNR值的像素的第一区域；基于在所述第一区域轮廓中的像素的数量和指定的成像单元的参数来确定所述第一区域轮廓的第一区域轮廓长度；基于在所述第一区域中的像素的数量和所述指定的成像单元的参数来确定所述第一区域的第一区域面积；以及基于所述至少一个比率图像、所述第一区域轮廓长度、所述第一区域面积和所述指定的环境条件中的至少一者来确定在所述指定视场中的所述泄漏气体的流速；其中，所述指定的环境条件包括泄漏气体温度、环境温度和风速。 18.根据权利要求13-17中的任一项所述的方法，还包括在确定所述至少一个重构的光谱带图像之前和在确定所述至少一个比率图像之前通过非均匀性校正和坏像素置换单元来在所述至少一个第一光谱带图像中和在所述至少一个第二光谱带图像中校正非均匀性并置换坏像素，并且还包括在确定所述至少一个重构的光谱带图像之前和在确定所述至少一个比率图像之前通过所述量化单元对所述至少一个第一光谱带图像取平均并且通过所述量化单元对所述至少一个第二光谱带图像取平均。 19.一种用于自动检测在指定视场中的气体泄漏的系统，所述系统包括：成像单元，其包括被布置成检测在指定光谱带内的电磁辐射的低温冷却检测器；滤波器组件，其包括：第一非冷却带通滤波器，其被布置成传输范围在第一光谱带内的电磁辐射；以及第二非冷却带通滤波器，其被布置成传输范围在第二光谱带内的电磁辐射；其中，所述第一光谱带与不透明泄漏气体光谱带重合，在所述不透明泄漏气体光谱带中所述泄漏气体发射和吸收电磁辐射，其中，所述第二光谱带与透明泄漏气体光谱带重合，在所述透明泄漏气体光谱带中所述泄漏气体不发射或吸收电磁辐射，并且其中，所述指定光谱带包括所述第一光谱带和所述第二光谱带；其中，所述低温冷却检测器被布置成在预定数量的气体泄漏检测循环中的每个气体泄漏检测循环处交替地使用所述第一非冷却带通滤波器来生成所述指定视场的在所述第一光谱带中的多个第一光谱带图像和使用所述第二非冷却带通滤波器来生成所述指定视场的在所述第二光谱带中的多个第二光谱带图像；以及检测单元，其被布置为：在所述预定数量的气体泄漏检测循环中的每个气体泄漏检测循环处接收交替地所生成的多个第一光谱带图像和多个第二光谱带图像；在每个气体泄漏检测循环处基于所述多个第一光谱带图像的至少一部分来确定被怀疑为在所述指定视场中的气体泄漏的第一变化，并且确定所述多个第一光谱带图像中的包括其所述第一变化的至少一个第一光谱带图像；在每个气体泄漏检测循环处基于所述多个第二光谱带图像的至少一部分来确定被怀疑为在所述指定视场中的气体泄漏的第二变化，并且确定所述多个第一光谱带图像的包括其所述第二变化的至少一个第二光谱带图像；在每个气体泄漏检测循环处基于所确定的第一变化、所确定的第二变化、包括所述第一变化的所述至少一个第一光谱带图像和包括所述第二变化的所述至少一个第二光谱带图像中的至少一者来确定所述第一变化和/或所述第二变化是否是气体泄漏；以及确定在所述预定数量的气体检测循环中的气体泄漏检测的总数，并且基于气体检测的所述总数和预定气体泄漏检测阈值来进一步确定对气体泄漏警报的激活是否是需要的。 20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述低温冷却检测器被布置成在中波红外范围内和在长波红外范围内操作。 21.根据权利要求19-20中的任一项所述的系统，其中，所述第一非冷却带通滤波器和所述第二非冷却带通滤波器中没有一个受到用于温度稳定的手段。 22.一种自动检测在指定视场中的气体泄漏的方法，所述方法包括：在预定数量的气体泄漏检测循环中的每个气体泄漏检测循环处交替地由冷却检测器并使用第一非冷却带通滤波器来生成在第一光谱带中的多个第一光谱带图像和由所述检测器并使用第二非冷却带通滤波器来生成在第二光谱带中的多个第二光谱带图像，其中，所述第一光谱带与不透明泄漏气体光谱带重合，在所述不透明泄漏气体光谱带中所述泄漏气体发射和吸收电磁辐射，并且其中，所述第二光谱带与透明泄漏气体光谱带重合，在所述透明泄漏气体光谱带中所述泄漏气体不发射或吸收电磁辐射；在每个气体泄漏检测循环处基于所述多个第一光谱带图像的至少一部分来确定被怀疑为在所述指定视场中的气体泄漏的第一变化，并且确定所述多个第一光谱带图像中的包括其所述第一变化的至少一个第一光谱带图像；在每个气体泄漏检测循环处基于所述多个第二光谱带图像的至少一部分来确定被怀疑为在所述指定视场中的气体泄漏的第二变化，并且确定所述多个第一光谱带图像中的包括其所述第二变化的至少一个第二光谱带图像；在每个气体泄漏检测循环处基于所确定的第一变化、所确定的第二变化、包括所述第一变化的至少一个第一光谱带图像和包括所述第二变化的至少一个第二光谱带图像中的至少一者来确定所述第一变化和/或所述第二变化是否是气体泄漏；以及确定在所述预定数量的气体检测循环中的气体泄漏检测的总数，并且基于气体检测的所述总数和预定气体泄漏检测阈值来进一步确定对气体泄漏警报的激活是否是需要的，其中，所述预定气体泄漏检测阈值被设置为降低误警报率和/或增加所述气体泄漏警报的概率。
所属类别：	发明专利