CN111028466B - 一种双通道全息成像火焰探测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双通道全息成像火焰探测系统，包括红外激光器、第一分束器、第二分束器、反射镜、第一红外成像单元、第二红外成像单元以及双通道图像采集单元；利用红外激光器主动全息成像，由于火焰发出的红外光与红外激光器来源于不同光源，主动全息成像的结果仅包含背景环境信息，不包含火焰信息；利用火焰光自身发出的红外光被动成像，成像结果包含火焰以及背景环境的信息。通过将双通道成像系统的结果差分处理判断是否出现火焰。本发明通过一个通道实时拍摄不含火焰的背景信息，另一个通道拍摄含有火焰的背景信息，利用简单的差分图像处理方法判断是否有火焰出现，无需大量数据样本，且算法复杂度小。

Description

一种双通道全息成像火焰探测系统

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，具体涉及一种双通道全息成像火焰探测系统。

背景技术

火灾预警是城市重大灾害防治、建筑楼宇安全防护等场景中重要技术需求。火灾预警目前主要通过多参量联合监测实现，主要包含温度监测、气体监测、烟雾监测、火焰监测以及声监测，火焰监测是火灾预警中关键的技术环节，目前火焰监测主要通过视频监测完成，利用红外或可见光相机对环境进行拍照，之后结合神经网络等人工智能图像处理方法判断图像中是否有火焰。

目前已有火焰检测技术对于图像处理算法有较高的依赖，且为了训练图像处理算法中的神经网络，常需要大量的样本图片。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种双通道全息成像火焰探测系统，通过视觉成像探测火焰。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种双通道全息成像火焰探测系统，包括红外激光器、第一分束器、第二分束器、反射镜、第一红外成像单元、第二红外成像单元以及双通道图像采集单元；

利用经由红外激光器–第一分束器–第一红外成像单元的红外光与经由红外激光器–第一分束器–火焰–背景–第二分束器–第一红外成像单元的红外光在第一红外成像单元处干涉成像，过滤掉火焰发出的红外光的信息，仅对火焰所处环境的背景进行成像；

利用经由红外激光器–第一分束器–火焰–背景–第二分束器

–反射镜-第二红外成像单元的红外光与经由火焰–第二分束器–反射镜–第二红外成像单元的红外光在第二红外成像单元处非干涉成像，第二红外成像单元捕获的图像信息包含火焰发出的红外光以及火焰所处环境反射的光，图像中可同时看到火焰以及火焰所处环境的背景；

利用第一红外成像单元捕获的不含火焰的背景环境图像与第二红外成像单元捕获的含有火焰的背景环境图像通过双通道图像采集单元进行差分处理，判断环境中是否有火焰出现。

进一步地，所述红外激光器的工作波段选用在7μm～15μm红外波段。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

本发明提出一种利用双通道全息成像系统进行火焰检测的方法，通过一个通道实时拍摄不含火焰的背景信息，另一个通道拍摄含有火焰的背景信息，利用简单的差分图像处理方法判断是否有火焰出现，无需大量数据样本，且算法复杂度小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明双通道全息成像火焰探测系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、红外激光器；2、第一分束器；3、第二分束器；4、反射镜；5、第一红外成像单元；6、第二红外成像单元；7、双通道图像采集单元；8、火焰；9、背景。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例

如图1所示，本发明提供一种双通道全息成像火焰探测系统，其包含红外激光器1、第一分束器2、第二分束器3、反射镜4、第一红外成像单元5、第二红外成像单元6、双通道图像采集单元7、火焰8和背景9。

具体地，所述红外激光器1的工作波段选用在7μm～15μm红外波段。

本发明双通道全息成像火焰探测系统原理包含主动成像与被动成像两个过程，其中主动成像的光源来自于红外激光器1，被动成像的光源来自于火焰8。

主动成像过程为：红外激光器1发出的红外光向第一分束器2传播，经过第一分束器2后被分束为向火焰8传播的光与向第一红外成像单元5传播的光。向火焰8传播的光穿过火焰8后向背景9传播，照射在背景9上反射向第二分束器3，经过第二分束器3后分别向第一红外成像单元5与反射镜4传播，向反射镜4传播的光经过反射后向第二红外成像单元6传播。

即主动成像过程中共有三条光路，分别为：

1红外激光器1–第一分束器2–第一红外成像单元5

2红外激光器1–第一分束器2–火焰8–背景9–第二分束器3–第一红外成像单元5

3红外激光器1–第一分束器2–火焰8–背景9–第二分束器3–反射镜4-第二红外成像单元6

被动成像过程为：火焰8发出红外光向第二分束器3传播，经过第二分束器3后分为向第一红外成像单元5传播的光和向反射镜4传播的光，向反射镜4传播的光经过反射后向第二红外成像单元6传播。

即被动成像过程中共有两条光路，分别为：

1火焰8–第二分束器3–第一红外成像单元5

2火焰8–第二分束器3–反射镜4–第二红外成像单元6

因此可见，共有三路光照射到第一红外成像单元5，其中由红外激光器1-第一分束器2–第一红外成像单元5传播的光与由红外激光器1–第一分束器2–火焰8–背景9–第二分束器3–第一红外成像单元5传播的光来自于同一光源，在第一红外成像单元5处发生全息干涉，且由于经由火焰8–第二分束器3–第一红外成像单元5的光来自于火焰8，无法与来自于红外激光器1的两路光发生干涉。因此，通过双通道图像采集单元7采集的第一红外成像单元5的干涉图像仅包含背景9的信息，通过全息成像重构算法可恢复出仅有背景9的图像；

同时共有两路光照射到第二红外成像单元6上，由于经由红外激光器1–第一分束器2–火焰8–背景9–第二分束器3–反射镜4-第二红外成像单元6的光与经由火焰8–第二分束器3–反射镜4–第二红外成像单元6的光来自于不同光源，不会发生干涉，通过双通道图像采集单元7采集的第二红外成像单元6的图像包含火焰8与背景9的叠加图像。通过双通道图像采集单元7将第一红外成像单元5的重构图像与第二红外成像单元6的图像进行差分运算，即可得到火焰8的图像，判断环境中是否有火焰出现。

本发明双通道全息成像火焰探测系统利用红外激光器主动全息成像，由于火焰发出的红外光与红外激光器来源于不同光源，主动全息成像的结果仅包含背景环境信息，不包含火焰信息。利用火焰光自身发出的红外光被动成像，成像结果包含火焰以及背景环境的信息。通过将双通道成像系统的结果差分处理判断是否出现火焰。

本发明提出一种利用双通道全息成像系统进行火焰检测的方法，通过一个通道实时拍摄不含火焰的背景信息，另一个通道拍摄含有火焰的背景信息，利用简单的差分图像处理方法判断是否有火焰出现，无需大量数据样本，且算法复杂度小。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种双通道全息成像火焰探测系统，其特征在于，包括红外激光器、第一分束器、第二分束器、反射镜、第一红外成像单元、第二红外成像单元以及双通道图像采集单元；

利用经由红外激光器–第一分束器–第一红外成像单元的红外光与经由红外激光器–第一分束器–火焰–背景–第二分束器–第一红外成像单元的红外光在第一红外成像单元处干涉成像，过滤掉火焰发出的红外光的信息，仅对火焰所处环境的背景进行成像；

利用经由红外激光器–第一分束器–火焰–背景–第二分束器–反射镜-第二红外成像单元的红外光与经由火焰–第二分束器–反射镜–第二红外成像单元的红外光在第二红外成像单元处非干涉成像，第二红外成像单元捕获的图像信息包含火焰发出的红外光以及火焰所处环境反射的光，图像中可同时看到火焰以及火焰所处环境的背景；

利用第一红外成像单元捕获的不含火焰的背景环境图像与第二红外成像单元捕获的含有火焰的背景环境图像通过双通道图像采集单元进行差分处理，判断环境中是否有火焰出现。

2.根据权利要求1所述的双通道全息成像火焰探测系统，其特征在于，所述红外激光器的工作波段选用在7μm～15μm红外波段。

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