CN112504997A - 一种气体检漏方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气体检漏方法及系统，包括利用红外照明单元对待成像的目标区域照射红外光波；对待成像的目标区域反射的红外光波进行编码调制处理；采集和转换完成编码后的红外光波，并发送至处理单元生成红外图像；采集待成像的目标区域的可见光图像；通过处理单元对可见光图像和红外图像进行配准和融合；根据配准和融合得到的信息定位待成像的目标区域的气体泄漏点。该方法基于两个单像素探测器分别采集编码调制后的红外光波的强度值，并传输至处理单元生成红外图像，通过处理单元对可见光图像和红外图像的配准和融合生成的目标信息能准确并迅速的定位待成像的目标区域的气体泄漏点，并及时发出警报，避免气体泄漏带来的损失和危害。

Description

一种气体检漏方法及系统

技术领域

本发明涉及气体检漏的技术领域，具体而言，涉及一种气体检漏方法及系统。

背景技术

目前国内外市场现有气体红外成像检漏产品主要基于两种不同的检测技术，即红外激光成像和红外热成像检测技术。这些产品主要通过检测气体辐射(或吸收)产生的红外特征信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像，结合滤光片实现特定气体的识别。

但红外激光成像传感器灵敏度有限,难以检测微量泄漏；结构复杂庞大，使用不方便且对检测背景要求较高，为提高灵敏度往往使用高功率红外激光，因而在激光照射过程中容易危及人身健康。大气中包含多种环境光，会影响红外成像法检测结果，还会对气体泄露检测结果造成影响。所以，利用该方法进行检测，对精度要求比较高，必须对不同光之间的细小差别进行区分。这些使得现在技术无法兼顾高灵敏、低成本的气体检测。

上述红外成像系统是以红外焦平面探测器为核心，通过判断泄漏点相对于背景辐射的特性差异，实现气体泄漏的有效探测。在远距离的气体成像中，焦平面探测器收集到的红外光强一般较弱，属于弱光成像，所成图像信噪比也往往较低。与可见光相比，红外焦平面探测器件目前尚不成熟,在这一波段还难以制备出高灵敏且低成本的面阵探测器。

另一方面，为了提高图像的空间分辨率，往往采用像素尺寸小的图像传感器。然则，图像传感器的像素越小，其收集到的光子数越少，导致成像的信噪比越低，反而不利于远距离成像。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种气体检漏方法及系统，具体技术方案如下所示：

一种气体检漏方法，包括利用红外照明单元对待成像的目标区域照射红外光波；

对所述待成像的目标区域反射的所述红外光波进行编码调制处理；

采集和转换完成编码后的所述红外光波，并发送至处理单元生成红外图像；

采集所述待成像的目标区域的可见光图像；

通过处理单元对所述可见光图像和红外图像进行配准和融合；

根据所述配准和融合得到的信息定位所述待成像的目标区域的气体泄漏点。

在一个具体的实施例中，所述“利用红外照明单元对待成像的目标区域照射红外光波”具体包括：

通过红外激光器生成所述红外光波；

通过准直扩束镜组对所述红外激光器出射的所述红外光波进行准直和扩束后照射到所述待成像的目标区域。

在一个具体的实施例中，所述“对所述待成像的目标区域反射的所述红外光波进行编码调制处理”具体包括：

所述待成像的目标区域反射的所述红外光波通过第一分光镜传入调制单元中，所述调制单元包括矩阵生成模块和数字微镜器件；

所述矩阵生成模块生成多次编码模板矩阵，所述数字微镜器件根据所述编码模板矩阵控制其微反射镜的翻转角度，所述待成像的目标区域反射的所述红外光波通过所述微反射镜反射至两个不同的预设角度方向。

在一个具体的实施例中，所述“采集和转换完成编码后的所述红外光波”具体包括：

通过两个单像素探测器分别采集所述微反射镜上的编码调制后的两个不同预设角度的方向上的所述红外光波的强度值；

当每次所述数字微镜器件控制所述微反射镜翻转预设的角度后，硬件同步电路分别向两个所述单像素探测器发送同步脉冲，控制两个所述单像素探测器对所述红外光波进行同步数据采集，并将采集到的所述红外光波信息两个所述单像素探测器进行光电转换。

在一个具体的实施例中，所述“生成红外图像”具体包括：

通过处理单元接收光电转换后的目标场景信息；

对所述目标场景信息的总强度值进行重构运算获得高分辨率红外图像。

在一个具体的实施例中，所述“采集所述待成像的目标区域的可见光图像”具体包括：

通过相机对所述待成像的目标区域反射的可见光信号进行成像，使其像面和所述处理单元中的所述红外图像区域重合，并发送至处理单元中。

在一个具体的实施例中，所述“定位所述待成像的目标区域的气体泄漏点”具体包括：

以所述红外图像为基准，通过处理单元对所述可见光图像进行裁减、旋转以及缩放之后使得两者相匹配；

对配准后的所述可见光图像和所述红外图像采用相应的算法进行特征提取后进行融合，定位所述待成像的目标区域的气体泄漏点。

在一个具体的实施例中，所述“通过准直扩束镜组对所述红外激光器出射的所述红外光波进行准直和扩束”具体包括：

所述红外激光器出射的所述红外光波通过准直扩束镜组的准直器准直形成平行光束并反射至第二分光镜中，所述准直扩束镜组包括所述准直器、所述第二分光镜和扩束镜；

所述第二分光镜将所述平行光束进行分束，一束分至功率计中进行功率检测，另一束通过所述第二分光镜透射至所述扩束镜中进行扩束并照向所述待成像的目标区域。

在一个具体的实施例中，所述“所述红外光波通过准直扩束镜组的准直器准直形成平行光束”具体包括：

所述红外光波通过准直器中的第一反射镜准直成所述平行光束；

所述平行光束经衰减片后通过所述准直器中的第二反射镜反射至所述第二分光镜中进行分束。

在一个具体的实施例中，所述“通过相机对所述待成像的目标区域反射的可见光信号进行成像”具体包括：

所述待成像的目标区域反射的可见光信号通过望远镜放大传入第一分光镜中进行分束；

一束通过透镜组透射至所述相机中生成可见光图像，另一束分至所述数字微镜器件上的所述微反射镜中。

在一个具体的实施例中，所述“重构运算”具体包括：

通过电路模块对两个所述单像素探测器转换的模拟电信号进行数字化，并在所述处理单元完成差分运算的，得到探测的强度信号；

测量时，优先将哈达玛矩阵编码测量与Haar小波变换结合，实现稀疏采样的自适应单像素成像策略。

此外，也可以采用其他高效的单像素成像方法，如基于深度学习的单像素成像、哈达玛单像素成像、离散余弦单像素成像、小波变换单像素成像和傅里叶单像素成像等方法。根据采用的成像方法，以配合重构成像。

在另一个具体的实施例中，一种气体检漏系统，适用于所述气体检漏方法，包括：

红外照射模块，用于利用红外照明单元对待成像的目标区域照射红外光波；

调制处理模块，用于对所述待成像的目标区域反射的所述红外光波进行编码调制处理；

红外图像生成模块，用于采集和转换完成编码后的所述红外光波，并发送至处理单元生成红外图像；

可见光图像生成模块，用于采集所述待成像的目标区域的可见光图像；

信息处理模块，用于通过处理单元对所述可见光图像和红外图像进行配准和融合，定位所述待成像的目标区域的气体泄漏点。

在一个具体的实施例中，一种气体检漏系统还包括：

采集转换模块，所述采集转换模块包括数字微镜器件、两个单像素探测器和硬件同步电路；

所述数字微镜器件用于对通过第一分光镜反射进入的所述红外光波进行编码调制，使编码调制后的所述红外光波通过数字微镜器件上的微反射镜反射到两个不同预设角度的方向；

两个所述单像素探测器分别用于采集所述微反射镜上的编码调制后的两个不同预设角度的方向上的所述红外光波的强度值；

所述硬件同步电路用于分别向两个所述单像素探测器发送同步脉冲，使两个所述单像素探测器对所述红外光波进行同步数据采集，并将采集到的所述红外光波信息通过两个所述单像素探测器进行光电转换。

在一个具体的实施例中，一种气体检漏系统还包括：

可见光信号汇集模块，所述可见光汇集模块包括望远镜、透镜组和相机；

所述望远镜对接所述待成像的目标区域，用于放大所述待成像的目标区域反射的可见光信号，使所述可见光信号通过所述第一分光镜透射至所述透镜组中；

所述透镜组用于汇聚所述可见光信号并传输至所述相机中，所述相机用于多所述可见光信号进行成像生成可见光图像。

在一个具体的实施例中，一种气体检漏系统还包括：

准直扩束模块，所述准直扩束模块包括准直器、第二分光镜和扩束镜；

所述准直器用于将红外激光器出射的所述红外光波准直形成平行光束；

所述第二分光镜用于对所述平行光束进行分束并将其中一束所述平行光束透射至所述扩束镜中；

所述扩束镜用于对所述平行光束进行扩束，使扩束后的所述平行光束照向所述待成像的目标区域上。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明利用红外照明单元对待成像的目标区域照射红外光波，使待成像的目标区域反射的红外光波分别进入可见光信号汇集模块中生成可见光图像和进入采集转换模块中进行调制转换并传输至信息处理模块中的处理单元中生成红外图像，通过处理单元对可见光图像和红外图像进行配准和融合，获得高速度和高质量的气体图像，准确并迅速的定位待成像的目标区域的气体泄漏点，并及时发出警报，避免气体泄漏带来的损失和危害。

进一步地，红外光波通过第一分光镜的反射进入数字微镜器件中进行编码调制，编码调制后的红外光波能够通过数字微镜器件上的微反射镜反射至两个不同预设角度的方向上的两个单像素探测器中，两个单像素探测器用于接收并处理微反射镜上的编码调制后的两个不同预设角度的方向上的红外光波的强度值。硬件同步电路能够控制两个单像素探测器对红外光波进行同步数据采集，进一步使采集到的红外光波信息能够通过两个单像素探测器实现光电转换。

进一步地，单像素探测器还具有更高的量子效率、更低的暗噪声和更短的响应时间等优点，在灵敏度要求较高的远距离成像具有显著的优势；利用单像素检测器的高灵敏度特性，并采用基于差分获取的双单像素探测器，在信号采集阶段即实现对噪声的抑制处理，增强远距离微弱信号的接收能力，进一步提高探测距离和降低激光器的功率，提高系统的安全性。

通过单像素探测器采集并处理的光波信息进行成像的方法具有抗湍流和干扰的鲁棒性强、不受瑞利衍射极限约束等优点。单像素检测器由于使用一个点探测器就可以实现图像的获取，而获取图像的空间分辨率也与该单像素探测器的尺寸无关，由此也突破了传统成像系统对面阵探测器的依赖。因此，可以通过制备并使用具有大感光面的单像素探测器来有效提高光电探测器的灵敏度，从而提高在弱光成像中的信噪比，进而获取更高质量的图像。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是实施例中气体检漏系统的结构示意图；

图2是实施例中气体检漏方法的流程图。

主要元件符号说明：

1-红外激光器；2-第一反射镜；3-衰减片；4-第二反射镜；5-第二分光镜；6-功率计；7-扩束镜；8-望远镜；9-第一分光镜；10-透镜组；11-相机；12-单像素探测器；13-数字微镜器件；14-电路模块；15-处理单元。

具体实施方式

实施例

如图1-图2所示，本实施例提供了一种气体检漏方法，包括：

根据目标区域的距离设置合适的长波红外激光功率，利用红外照明单元对待成像的目标区域照射红外光波，对待成像的目标区域反射的红外光波进行编码调制处理。采集和转换完成编码后的红外光波，并发送至处理单元15生成红外图像，同时采集待成像的目标区域的可见光图像。通过处理单元15对可见光图像和红外图像进行配准和融合，根据配准和融合得到的信息定位待成像的目标区域的气体泄漏点。

本实施例中，“利用红外照明单元对待成像的目标区域照射红外光波”具体包括：

通过红外激光器1生成红外光波，红外激光器1为波长在10.55um的连续激光器；

通过准直扩束镜7组对红外激光器1出射的红外光波进行准直和扩束后照射到待成像的目标区域。

本实施例中，“对待成像的目标区域反射的红外光波进行编码调制处理”具体包括：

待成像的目标区域反射的红外光波通过第一分光镜9传入调制单元中，调制单元包括矩阵生成模块和数字微镜器件13；

矩阵生成模块生成多次编码模板矩阵，数字微镜器件13根据编码模板矩阵控制其微反射镜的翻转角度，待成像的目标区域反射的红外光波通过微反射镜反射至两个不同的预设角度方向。

具体地，调制单元用于产生多次编码的模板矩阵，并根据编码矩阵对目标信息进行编码调制获得编码后的红外光波信息；矩阵生成模块用于通过预先生成多次测量加载的编码模板矩阵，矩阵元素的取值为“0”和“1”。

数字微镜器件13用于根据生成的高斯随机编码模板矩阵控制微反射镜的翻转角度，其中，“0”表示微反射镜翻转-12°，“1”表示微反射镜翻转+12°，所有微镜状态与观测矩阵的元素对应，调制后的目标场景信息存在两个不同的反射方向，并且两个反射方向的矩阵元素为互补关系。

本实施例中，“采集和转换完成编码后的红外光波”具体包括：

通过两个单像素探测器12分别采集微反射镜上的编码调制后的两个不同预设角度的方向上的红外光波的强度值；

当每次数字微镜器件13控制微反射镜翻转预设的角度后，硬件同步电路分别向两个单像素探测器12发送同步脉冲，控制两个单像素探测器12对红外光波进行同步数据采集，并将采集到的红外光波信息通过两个单像素探测器12进行光电转换。

本实施例中，“生成红外图像”具体包括：

通过处理单元15接收光电转换后的目标场景信息；

对目标场景信息的总强度值进行重构运算获得高分辨率红外图像。

本实施例中，“采集待成像的目标区域的可见光图像”具体包括：

通过相机11对待成像的目标区域反射的可见光信号进行成像，使其像面和处理单元15中的红外图像区域重合，并发送至处理单元15中。

本实施例中，“定位待成像的目标区域的气体泄漏点”具体包括：

以红外图像为基准，通过处理单元15对可见光图像进行裁减、旋转以及缩放之后使得两者相匹配；

对配准后的可见光图像和红外图像采用相应的算法进行特征提取后进行融合，定位待成像的目标区域的气体泄漏点。

本实施例中，“通过准直扩束镜7组对红外激光器1出射的红外光波进行准直和扩束”具体包括：

红外激光器1出射的红外光波通过准直扩束镜7组的准直器准直形成平行光束并反射至第二分光镜5中，准直扩束镜7组包括准直器、第二分光镜5和扩束镜7；

第二分光镜5将平行光束进行分束，一束分至功率计6中进行功率检测，另一束通过第二分光镜5透射至扩束镜7中进行扩束并照向待成像的目标区域。

本实施例中，“红外光波通过准直扩束镜7组的准直器准直形成平行光束”具体包括：

红外光波通过准直器中的第一反射镜2准直成平行光束；

平行光束经衰减片3后通过准直器中的第二反射镜4反射至第二分光镜5中进行分束。

具体地，衰减片3为太赫兹衰减片3，平行光束经太赫兹衰减片3后，被一个第二分光镜5进行分束，一束用于功率检测，另一束经扩束镜7中进行扩束后，经由带有光束整形功能(使光束能量均匀分布)照射到目标物。

本实施例中，“通过相机11对待成像的目标区域反射的可见光信号进行成像”具体包括：

待成像的目标区域反射的可见光信号通过望远镜8放大传入第一分光镜9中进行分束；

一束通过透镜组10透射至相机11中生成可见光图像，另一束分至数字微镜器件13上的微反射镜中。

本实施例中，“重构运算”具体包括：

通过电路模块14对两个单像素探测器12转换的模拟电信号进行数字化，并在处理单元15完成差分运算的，得到探测的强度信号；

测量时，优先将哈达玛矩阵编码测量与Haar小波变换结合，实现稀疏采样的自适应单像素成像策略。

如图1所示，在另一个实施例中，一种气体检漏系统，适用于气体检漏方法，包括：

红外照射模块，用于利用红外照明单元对待成像的目标区域照射红外光波；

调制处理模块，用于对待成像的目标区域反射的红外光波进行编码调制处理；

红外图像生成模块，用于采集和转换完成编码后的红外光波，并发送至处理单元15生成红外图像；

可见光图像生成模块，用于采集待成像的目标区域的可见光图像；

信息处理模块，用于通过处理单元15对可见光图像和红外图像进行配准和融合，定位待成像的目标区域的气体泄漏点。

具体地，待成像的目标区域反射的红外光波信息经由马克托夫-卡赛格林式折返望远镜8组成的透镜组10进行放大，并经过第一分光镜9的光学系统，分别成像到相机11和数字微镜器件13上，数字微镜器件13通过控制加载特定矩阵对数字微镜器件13上的微反射镜进行调制，将平行光束反射到±24°两个反射方向。经由数字微镜器件13反射的平行光束分别被收集到长波红外的两个单像素探测器12上并完成光电转换。

硬件同步电路将两个单像素探测器12收集的红外光波模拟电信号进行数字化，并在计算机上完成差分运算(即相减运算)，得到探测的强度信号Ii，其中i为探测次数i＝1，2，3…，M，M为测量总次数。测量时，优先地，将哈达玛矩阵编码测量与Haar小波变换结合，实现稀疏采样的自适应单像素成像策略。

首先，采用数字微镜器件13分区控制方法，通过哈达玛编码采样并重构出低分辨率图像。然后，基于Haar小波树结构，对各高频子带上的重要小波系数所在区域进行预测。小波树结构描述了小波域稀疏信息的分布规律，预测时拟重点研究小波树结构下父子系数及兄弟系数的相互关系，以更精确地预测出细节子带的显著系数。

根据预测结果，在实际图像中标记这些系数所在区域，并将此合并，形成稀疏采样集合。利用哈达玛编码技术对更新后的图像细节区域进行更精细的采样。当获得更高一级分辨率的图像后，用同样方法在更精细尺度上对显著小波系数所在区域进行稀疏采样。

如此循环，直到达到小波分解最小尺度，最后由小波逆变换重构图像。气体红外单像素成像为气体图像，并无背景信息，且图像分辨率一般较低，因而要实现气体检漏，则需要在红外单像素成像基础上，借助高分辨的可见光图像对气体泄漏点进行准确的定位。

结合可见光成像，建立基于单像素成像的气体检测系统。针对红外图像与可见光图像，以红外图像为基准，进行裁减、旋转以及缩放之后使得两者相匹配，对配准后的可见光图像和红外图像采用相应的算法进行特征提取后进行融合。

优选地，单像素探测器12为长波红外波段的探测器，采用基于差分获取的双单像素探测器12，在信号采集阶段即实现对噪声的抑制处理，增强远距离微弱信号的接收能力，进一步提高探测距离，单像素成像方法为高效快速的成像策略，获得高速度和高质量的气体图像。

具体地，单像素探测器12易于制备且成本极低，单像素探测器12还具有更高的量子效率、更低的暗噪声和更短的响应时间等优点，在灵敏度要求较高的远距离成像具有显著的优势；利用单像素检测器的高灵敏度特性，并采用基于差分获取的双单像素探测器12，在信号采集阶段即实现对噪声的抑制处理，增强远距离微弱信号的接收能力，进一步提高探测距离和降低激光器的功率，提高系统的安全性。

单像素成像方法具有抗湍流和干扰的鲁棒性强、不受瑞利衍射极限约束等优点。单像素检测器由于使用一个点探测器就可以实现图像的获取，而获取图像的空间分辨率也与该单像素探测器12的尺寸无关，由此也突破了传统成像系统对面阵探测器的依赖。因此，可以通过制备并使用具有大感光面的单像素探测器12来有效提高光电探测器的灵敏度，从而提高在弱光成像中的信噪比，进而获取更高质量的图像。

此外，也可以采用其他高效的单像素成像方法，如基于深度学习的单像素成像、哈达玛单像素成像、离散余弦单像素成像、小波变换单像素成像和傅里叶单像素成像等方法。根据采用的成像方法，以配合重构成像。

本实施例中，一种气体检漏系统还包括：

采集转换模块，采集转换模块包括数字微镜器件13、两个单像素探测器12和硬件同步电路；

数字微镜器件13用于对通过第一分光镜9反射进入的红外光波进行编码调制，使编码调制后的红外光波通过数字微镜器件13上的微反射镜反射到两个不同预设角度的方向；

两个单像素探测器12分别用于采集微反射镜上的编码调制后的两个不同预设角度的方向上的红外光波的强度值；

硬件同步电路用于分别向两个单像素探测器12发送同步脉冲，使两个单像素探测器12对红外光波进行同步数据采集，使采集到的红外光波信息能够通过两个单像素探测器12进行光电转换。

本实施例中，一种气体检漏系统还包括：

可见光信号汇集模块，可见光汇集模块包括望远镜8、透镜组10和相机11；

望远镜8对接待成像的目标区域，用于放大待成像的目标区域反射的可见光信号，使可见光信号通过第一分光镜9透射至透镜组10中；

透镜组10用于汇聚可见光信号并传输至相机11中，相机11用于多可见光信号进行成像生成可见光图像。

本实施例中，一种气体检漏系统还包括：

准直扩束模块，准直扩束模块包括准直器、第二分光镜5和扩束镜7；

准直器用于将红外激光器1出射的红外光波准直形成平行光束；

第二分光镜5用于对平行光束进行分束并将其中一束平行光束透射至扩束镜7中；

扩束镜7用于对平行光束进行扩束，使扩束后的平行光束照向待成像的目标区域上。

具体地，一种气体检漏方法及系统能应用于SF₆气体检漏中，能对SF₆气体检漏进行高灵敏、低成本的检测，通过低成本的单像素探测器12进行压缩采样，重构出高分辨率图像，实现面阵探测器成像的效果。

与现有技术相比，本发明利用红外照明单元对待成像的目标区域照射红外光波，使待成像的目标区域反射的红外光波分别进入可见光信号汇集模块中生成可见光图像和进入采集转换模块中进行调制转换并传输至信息处理模块中的处理单元中生成红外图像，通过处理单元对可见光图像和红外图像进行配准和融合，获得高速度和高质量的气体图像，准确并迅速的定位待成像的目标区域的气体泄漏点，并及时发出警报，避免气体泄漏带来的损失和危害。

进一步地，红外光波通过第一分光镜的反射进入数字微镜器件中进行编码调制，编码调制后的红外光波能够通过数字微镜器件上的微反射镜反射至两个不同预设角度的方向上的两个单像素探测器中，两个单像素探测器用于接收并处理微反射镜上的编码调制后的两个不同预设角度的方向上的红外光波的强度值。硬件同步电路能够控制两个单像素探测器对红外光波进行同步数据采集，进一步使采集到的红外光波信息能够通过两个单像素探测器实现光电转换。

进一步地，单像素探测器还具有更高的量子效率、更低的暗噪声和更短的响应时间等优点，在灵敏度要求较高的远距离成像具有显著的优势；利用单像素检测器的高灵敏度特性，并采用基于差分获取的双单像素探测器，在信号采集阶段即实现对噪声的抑制处理，增强远距离微弱信号的接收能力，进一步提高探测距离和降低激光器的功率，提高系统的安全性。

通过单像素探测器采集并处理的光波信息进行成像的方法具有抗湍流和干扰的鲁棒性强、不受瑞利衍射极限约束等优点。单像素检测器由于使用一个点探测器就可以实现图像的获取，而获取图像的空间分辨率也与该单像素探测器的尺寸无关，由此也突破了传统成像系统对面阵探测器的依赖。因此，可以通过制备并使用具有大感光面的单像素探测器来有效提高光电探测器的灵敏度，从而提高在弱光成像中的信噪比，进而获取更高质量的图像。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种气体检漏方法，其特征在于，包括：

利用红外照明单元对待成像的目标区域照射红外光波；

对所述待成像的目标区域反射的所述红外光波进行编码调制处理；

采集和转换完成编码后的所述红外光波，并发送至处理单元生成红外图像；

采集所述待成像的目标区域的可见光图像；

通过处理单元对所述可见光图像和红外图像进行配准和融合；

根据所述配准和融合得到的信息定位所述待成像的目标区域的气体泄漏点。

2.根据权利要求1所述的气体检漏方法，其特征在于，所述“利用红外照明单元对待成像的目标区域照射红外光波”具体包括：

通过红外激光器生成所述红外光波；

通过准直扩束镜组对所述红外激光器出射的所述红外光波进行准直和扩束后照射到所述待成像的目标区域。

3.根据权利要求1所述的气体检漏方法，其特征在于，所述“对所述待成像的目标区域反射的所述红外光波进行编码调制处理”具体包括：

所述待成像的目标区域反射的所述红外光波通过第一分光镜传入调制单元中，所述调制单元包括矩阵生成模块和数字微镜器件；

所述矩阵生成模块生成多次编码模板矩阵，所述数字微镜器件根据所述编码模板矩阵控制其微反射镜的翻转角度，所述待成像的目标区域反射的所述红外光波通过所述微反射镜反射至两个不同的预设角度方向。

4.根据权利要求3所述的气体检漏方法，其特征在于，所述“采集和转换完成编码后的所述红外光波”具体包括：

通过两个单像素探测器分别采集所述微反射镜上的编码调制后的两个不同预设角度的方向上的所述红外光波的强度值；

当每次所述数字微镜器件控制所述微反射镜翻转预设的角度后，硬件同步电路分别向两个所述单像素探测器发送同步脉冲，控制两个所述单像素探测器对所述红外光波进行同步数据采集，并将采集到的所述红外光波信息通过两个所述单像素探测器进行光电转换。

5.根据权利要求4所述的气体检漏方法，其特征在于，所述“生成红外图像”具体包括：

通过处理单元接收光电转换后的目标场景信息；

对所述目标场景信息的总强度值进行重构运算获得高分辨率红外图像。

6.根据权利要求5所述的气体检漏方法，其特征在于，所述“采集所述待成像的目标区域的可见光图像”具体包括：

通过相机对所述待成像的目标区域反射的可见光信号进行成像，使其像面和所述处理单元中的所述红外图像区域重合，并发送至处理单元中。

7.根据权利要求6所述的气体检漏方法，其特征在于，所述“定位所述待成像的目标区域的气体泄漏点”具体包括：

以所述红外图像为基准，通过处理单元对所述可见光图像进行裁减、旋转以及缩放之后使得两者相匹配；

对配准后的所述可见光图像和所述红外图像采用相应的算法进行特征提取后进行融合，定位所述待成像的目标区域的气体泄漏点。

8.根据权利要求2所述的气体检漏方法，其特征在于，所述“通过准直扩束镜组对所述红外激光器出射的所述红外光波进行准直和扩束”具体包括：

所述红外激光器出射的所述红外光波通过准直扩束镜组的准直器准直形成平行光束并反射至第二分光镜中，所述准直扩束镜组包括所述准直器、所述第二分光镜和扩束镜；

所述第二分光镜将所述平行光束进行分束，一束分至功率计中进行功率检测，另一束通过所述第二分光镜透射至所述扩束镜中进行扩束并照向所述待成像的目标区域。

9.根据权利要求8所述的气体检漏方法，其特征在于，所述“所述红外光波通过准直扩束镜组的准直器准直形成平行光束”具体包括：

所述红外光波通过准直器中的第一反射镜准直成所述平行光束；

所述平行光束经衰减片后通过所述准直器中的第二反射镜反射至所述第二分光镜中进行分束。

10.根据权利要求6所述的气体检漏方法，其特征在于，所述“通过相机对所述待成像的目标区域反射的可见光信号进行成像”具体包括：

所述待成像的目标区域反射的可见光信号通过望远镜放大传入第一分光镜中进行分束；

一束通过透镜组透射至所述相机中生成可见光图像，另一束分至所述数字微镜器件上的所述微反射镜中。

11.根据权利要求5所述的气体检漏方法，其特征在于，所述“重构运算”具体包括：

通过电路模块对两个所述单像素探测器转换的模拟电信号进行数字化，并在所述处理单元完成差分运算的，得到探测的强度信号；

测量时，优先将哈达玛矩阵编码测量与Haar小波变换结合，实现稀疏采样的自适应单像素成像策略。

12.一种气体检漏系统，适用于权利要求1-11任意一项所述的气体检漏方法，其特征在于，包括：

红外照射模块，用于利用红外照明单元对待成像的目标区域照射红外光波；

调制处理模块，用于对所述待成像的目标区域反射的所述红外光波进行编码调制处理；

红外图像生成模块，用于采集和转换完成编码后的所述红外光波，并发送至处理单元生成红外图像；

可见光图像生成模块，用于采集所述待成像的目标区域的可见光图像；

信息处理模块，用于通过处理单元对所述可见光图像和红外图像进行配准和融合，定位所述待成像的目标区域的气体泄漏点。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，还包括：

采集转换模块，所述采集转换模块包括数字微镜器件、两个单像素探测器和硬件同步电路；

所述数字微镜器件用于对通过第一分光镜反射进入的所述红外光波进行编码调制，使编码调制后的所述红外光波通过数字微镜器件上的微反射镜反射到两个不同预设角度的方向；

两个所述单像素探测器分别用于采集所述微反射镜上的编码调制后的两个不同预设角度的方向上的所述红外光波的强度值；

所述硬件同步电路用于分别向两个所述单像素探测器发送同步脉冲，使两个所述单像素探测器对所述红外光波进行同步数据采集，并将采集到的所述红外光波信息通过两个所述单像素探测器进行光电转换。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，还包括：

可见光信号汇集模块，所述可见光汇集模块包括望远镜、透镜组和相机；

所述望远镜对接所述待成像的目标区域，用于放大所述待成像的目标区域反射的可见光信号，使所述可见光信号通过所述第一分光镜透射至所述透镜组中；

所述透镜组用于汇聚所述可见光信号并传输至所述相机中，所述相机用于多所述可见光信号进行成像生成可见光图像。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，还包括：

准直扩束模块，所述准直扩束模块包括准直器、第二分光镜和扩束镜；

所述准直器用于将红外激光器出射的所述红外光波准直形成平行光束；

所述第二分光镜用于对所述平行光束进行分束并将其中一束所述平行光束透射至所述扩束镜中；

所述扩束镜用于对所述平行光束进行扩束，使扩束后的所述平行光束照向所述待成像的目标区域上。

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