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原文传递一种主动照明气体成像检测方法及系统

专利名称：	一种主动照明气体成像检测方法及系统
摘要：	本申请提供一种主动照明气体成像检测方法及系统，所述方法先通过可调谐激光器向检测区域发射照明激光，以及对照明激光进行波长调谐；再通过红外CCD接收被检测区域内气体吸收后的照明激光，生成红外图像数据；并根据照明激光参数以及红外图像数据，判断检测区域内是否含有泄漏气体；在含有泄漏气体时，根据计算可得出检测区域的泄漏气体浓度。所述方法采用气体吸收波段激光进行主动照明，可以在背景光较弱的情况下，红外成像气体检测灵敏度依然很高。并且，采用波长可调谐激光器在照射的同时进行波长调谐，对气体吸收峰进行扫描，可使气体成像的对比度获得提升，使得气体扩散范围和浓度信息更容易被提取。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京南智芯光科技有限公司
发明人：	宁建;于淑惠
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910723454.4
公开号：	CN110231308A
代理机构：	北京弘权知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	逯长明;许伟群
分类号：	G01N21/39(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	210000 江苏省南京市江北新区团结路99号孵鹰大厦1054室
主权项：	1.一种主动照明气体成像检测方法，其特征在于，包括：通过可调谐激光器向检测区域发射照明激光，以及对所述照明激光进行波长调谐；通过红外CCD接收被所述检测区域内气体吸收后的照明激光，生成红外图像数据；根据所述照明激光的中心波长、调谐范围、调谐频率以及所述红外图像数据，判断所述检测区域内是否含有泄漏气体；如果所述检测区域内含有泄漏气体，根据所述红外图像数据计算气体吸收光程和中心透过率；根据所述气体吸收光程和中心透过率，计算所述检测区域的泄漏气体浓度和泄露气体扩散范围。 2.根据权利要求1所述的一种主动照明气体成像检测方法，其特征在于，通过可调谐激光器向检测区域发射照明激光，以及对所述照明激光进行波长调谐的步骤包括：获取检测区域内的泄漏气体类型；根据获取的气体类型查找泄漏气体的吸收峰信息；根据所述吸收峰信息设置可调谐激光器的中心波长、调谐波长以及调谐频率。 3.根据权利要求1所述的一种主动照明气体成像检测方法，其特征在于，如果所述检测区域内含有泄漏气体，所述方法还包括：通过可见光CCD获取所述检测区域的可见光图像数据；根据所述可见光图像数据以及所述红外图像数据，定位所述泄漏气体的泄漏位置和扩散位置。 4.根据权利要求1所述的一种主动照明气体成像检测方法，其特征在于，根据所述照明激光的中心波长、调谐波长、调谐频率以及所述红外图像数据，判断所述检测区域内是否含有泄漏气体的步骤包括：根据所述红外图像数据生成判断矩阵；获取连续多个所述红外图像数据对应的判断矩阵；判断连续多个所述判断矩阵的矩阵元随时间变化规律，是否与所述调谐频率呈现相同的周期性；如果所述变化规律与所述调谐频率呈现相同的周期性，确定所述检测区域内含有泄漏气体。 5.根据权利要求1所述的一种主动照明气体成像检测方法，其特征在于，根据所述气体吸收光程和中心透过率，计算所述检测区域的泄漏气体浓度的步骤中，所述方法按照下式计算泄漏气体的浓度：；式中，σ（λ0）为中心波长下气体的吸收谱线截面；T为中心处透过率；L为气体吸收光程。 6.根据权利要求1所述的一种主动照明气体成像检测方法，其特征在于，根据所述红外图像数据计算气体吸收光程和中心透过率的步骤包括：获取所述红外图像数据中心位置处的光强数据，所述光强数据包括中心波长和调谐波长对应的光强数据；根据所述光强数据按照下式计算所述中心透过率：；式中，I（λ1）为在调谐波长下的光强值；I（λ0）为在中心波长下的光强值。 7.根据权利要求1所述的一种主动照明气体成像检测方法，其特征在于，根据所述红外图像数据计算气体吸收光程和中心透过率的步骤包括：根据所述红外图像数据，生成气团边缘图像数据；根据所述边缘图像数据获取气团宽度；根据所述气团宽度计算气体吸收光程。 8.一种主动照明气体成像检测系统，其特征在于，包括：可调谐激光器、红外CCD以及光学处理装置；其中，所述可调谐激光器用于向检测区域发射照明激光；所述红外CCD用于接收被所述检测区域内气体吸收后的照明激光，以及生成红外图像数据；所述光学处理装置连接所述可调谐激光器和红外CCD，用于控制所述可调谐激光器发射照明激光以及控制红外CCD接收回光成像；所述光学处理装置被进一步配置为执行以下程序步骤：通过可调谐激光器向检测区域发射照明激光，以及对所述照明激光进行波长调谐；通过红外CCD接收被所述检测区域内气体吸收后的照明激光，生成红外图像数据；根据所述照明激光的中心波长、调谐波长、调谐频率以及所述红外图像数据，判断所述检测区域内是否含有泄漏气体；如果所述检测区域内含有泄漏气体，根据所述红外图像数据计算气体吸收光程和中心透过率；根据所述气体吸收光程和中心透过率，计算所述检测区域的泄漏气体浓度和泄露气体扩散范围。 9.根据权利要求8所述的一种主动照明气体成像检测系统，其特征在于，所述系统还包括连接所述光学处理装置的可见光CCD，所述可见光CCD用于获取所述检测区域的可见光图像生成可见光图像数据；所述光学处理装置被进一步配置为执行以下程序步骤：通过可见光CCD获取所述检测区域的可见光图像数据；根据所述可见光图像数据以及所述红外图像数据，定位所述泄漏气体的泄漏位置和扩散位置。 10.根据权利要求8所述的一种主动照明气体成像检测系统，其特征在于，所述红外CCD的接收面上设有滤波片；所述滤波片的透光范围中心在泄漏气体在中心波长的吸收峰及预设范围内。
所属类别：	发明专利