KR102596253B1 - 가스 감지 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 관찰중인 현장에서 특정한 소정의 가스 감지를 용이하게 하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 현장에서 가스는 일반적으로 장비의 가스 누출과 관련있다. 이를 위해, 시스템은 적외선 카메라 장치; 카메라의 프레임 레이트에 매칭되는 스트로브 주파수를 갖는 스트로브 조명장치; 및 처리 수단을 포함한다. 처리 수단은 적외선 카메라 장치를 통해 획득된 이전 프레임을 저장하고; 현재 프레임과 저장된 이전 프레임을 비교하고 상기 비교에 응답하여 출력신호를 생성하도록 구성된다. 시스템은 또한 사용시 특정한 소정의 가스의 감지를 용이하게 하기 위해 처리 수단에 의해 생성된 출력신호에 적어도 기초하여 출력 이미지를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 장치를 포함한다.

Description

가스 감지 시스템 및 방법
본 발명은 가스 감지 시스템 및 가스 감지 방법, 특히 가스 누출 감지 시스템 및 장비로부터 가스 누출을 감지하는 방법에 관한 것이다.
다양한 산업에서, 예를 들어 전력 분배 시스템의 장비로부터 바람직하지 않은 가스 누출은 다양한 이유로, 예를 들어, 안전, 환경, 작동 요건 등에서 바람직하지 않다. 환경적 이유로, 전세계 국가의 환경 법규는 유해 및 온실 가스의 유출 및 오염에 대해 보다 엄격한 입장을 부여한다. 따라서, 가스 누출을 감지하고 가스 누출의 위치를 정확하게 찾아내어 누출을 해결하기 위해 적절한 수리 프로토콜이 전개되도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전기 설비에 사용되는 SF6의 경우 가스 손실은 환경적 유해를 야기할뿐만 아니라 설비의 오작동을 유발할 수 있다. 가스 누출(예를 들어, 무색 가스)이 사람의 눈에 보이지 않기 때문에 주변 배경에 대비될 경우 누출 감지에 있어 문제에 부닺힌다. 이러한 누출은 종종 눈에 띄지 않아 결과가 바람직하지 않다.
예를 들어, 전기, 화학 및 석유화학 산업과 같은 다양한 주변 배경에서, 특히 긴 격리 거리에서 이러한 가스 누출을 빠르게 감지하는 한 가지 방법은 광학 가스 이미징(OGI) 기술이다. OGI 기술은 어떠한 가스 누출도 시각화하기 위해 선택된 파장에서 작동하는 가스 감지 카메라를 사용한다. 이러한 방식으로, 가스 누출이 쉽게 감지될 수 있고 그러한 누출과 관련된 장비를 수리하기 위해 필요한 단계들이 조치된다.
현재 시장에 나와있는 일부 가스 감지 카메라에는 소위 '수동' 가스 감지 기술을 통해 가스 누출을 감지하는 수단이 있다. 이 기술은 카메라가 상기 누출을 감지하기 위해 냉각 감지기 및 냉각 대역통과 필터를 이용한다.
US5,001,345에 기술된 유형의 카메라와 같은 다른 카메라는 가스 플럼의 시각화를 위해 적외선 레이저 조명 이미징을 사용한다. 이 종래 기술 문헌에서, SF6와 같은 예열된 테스트 가스가 공급되는 테스트중인 물품(예를 들어, 파이프)에 광자를 공급하기 위해 지속적으로 ON인 레이저가 사용된다. 가스 누출을 탐지하기 위해 협대역 및 광대역 필터의 이미지들이 비교된다.
US2015/0369730에 기술된 유형의 카메라와 같은 일부 카메라는 가스 누출을 시각화하고 감지할 수 있도록 능동 조명 및 수동 가스 감지 기술을 사용한다. 그러나, 출원인은 배경 복사 광자 및 가스 구름을 통해 이동하는 광자가 매우 유사할 때 이들 시스템에서 가스 누출을 감지하는데 어려움을 지적했다. 더욱이, 이러한 소위 종래의 능동/수동 시스템은 처리 관점에서 매우 느리고 움직임이 감지의 정확도에 영향을 미칠 수 있으므로 카메라가 여전히 정지 상태를 유지하도록 요구한다.
이와 관련하여, 본 발명의 목적은 이들 요구를 해결하고/하거나 가스 누출을보다 잘 감지하고/하거나 상이한 방식으로 가스 누출을 감지할 수 있는 것이다.
본 발명의 제 1 태양에 따르면,
관찰중인 현장에서 소정의 가스를 감지하기 위한 시스템으로서,
소정의 프레임 레이트에서 관찰중인 현장의 적외선 이미지를 획득하도록 구성된 적외선 카메라 장치;
소정 파장의 광자를 관찰중인 현장에 방사하도록 구성된 조명장치; 및
처리 수단을 구비하고,
상기 조명장치는 소정 파장의 광자가 관찰중인 현장에 방사되는 ON 상태와 소정 파장의 광자가 관찰되는 현장에 방사되지 않는 OFF 상태 사이에 소정의 스트로브 주파수로 스트로브되고, 상기 조명장치의 스트로브 주파수는 소정의 프레임 레이트에서 교번하는 방식으로 상기 조명장치의 ON 상태 동안 적외선 카메라 장치에 의해 능동 적외선 이미지가 획득되고 조명장치의 OFF 상태 동안 적외선 카메라 장치에 의해 수동 적외선 이미지가 획득되도록 적외선 카메라 장치의 소정 프레임 레이트와 관련되며,
상기 처리 수단은:
적외선 카메라 장치에 의해 획득된, 능동 적외선 이미지 또는 수동 적외선 이미지 중 하나인 적어도 하나의 이전 적외선 이미지를 저장하도록 구성된 데이터 저장장치;
적외선 카메라 장치에 의해 획득된 적어도 하나의 현재 적외선 이미지를 데이터 저장장치에 저장된, 능동 적외선 이미지 또는 수동 적외선 이미지 중 하나인 적어도 하나의 이전 적외선 이미지와 비교하고 상기 비교에 응답하여 출력신호를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서;
상기 처리 수단에 의해 생성된 출력신호에 적어도 기초하여 출력 이미지를 디스플레이하여 사용시 특정 소정 가스의 감지를 용이하게 하도록 구성된 디스플레이 장치를 구비하는 가스를 감지하기 위한 시스템이 제공된다.
시스템은 ON 상태와 OFF 상태 사이에서 시간적으로 조명장치를 스트로브하도록 구성될 수 있다.
하나 이상의 프로세서가 능동 및 수동 적외선 이미지를 비교하도록 구성될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
소정의 스트로브 주파수 및 소정의 프레임 레이트 중 하나 또는 둘 모두는 적외선 카메라 장치가 조명장치의 ON 상태마다 적어도 하나의 능동 이미지, 및 조명장치의 OFF 상태마다 적어도 하나의 수동 이미지를 획득하도록 선택될 수 있다.
카메라 장치의 소정의 프레임 레이트는 조명장치의 소정 스트로브 주파수의 배수일 수 있다. 이런 식으로, 카메라 장치는 스트로브 주파수의 각 스트로빙 싸이클에서 다수의 능동 및 수동 적외선 이미지들을 획득할 수 있다. 각 스트로빙 싸이클은 조명장치가 온오프로 동작될 때마다 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
"조명장치의 스트로브 주파수는 적외선 카메라 장치의 소정의 프레임 레이트와 관련된다"는 규정은 조명장치의 스트로브 주파수가 적외선 카메라 장치의 소정의 프레임 레이트와 관련됨을 의미하는 것으로 이해될 수 있음에 주목된다. 이러한 방식으로, 조명장치의 스트로빙 동안 적외선 이미지의 획득은 효과적으로 교정되어 본 명세서에 기술된 바와 같이 시스템의 감도를 향상시킨다.
일 실시예에서, 적외선 카메라 장치의 소정의 프레임 레이트는 스트로브 주파수의 짝수 배일 수 있다. 이러한 방식으로, 위에서 언급된 바와 같이, 동일한 수의 능동 적외선 이미지는 동일한 수의 수동 적외선 이미지와 비교되며 조명장치의 스트로빙의 특정 사이클에서 획득된다. 예를 들어, 소정의 프레임 레이트는 소정의 스트로브 주파수의 적어도 2배 또는 4배일 수 있다. 이러한 방식으로, 적외선 카메라 장치는 조명장치의 ON 상태 동안 하나 또는 두 개의 능동 적외선 이미지를 획득할 수 있다. 마찬가지로, 카메라 장치는 시스템의 작동 동안 연속적으로 조명장치의 OFF 상태 동안 교번하는 방식으로 하나 또는 두 개의 수동 적외선 이미지를 획득할 수 있다. 따라서, 프로세서 수단은 하나의 스트로빙 사이클에서 동일한 수의 능동 및 수동 이미지를 비교하도록 구성될 수 있다. 프로세서 수단은 조명장치의 각각의 스트로빙 사이클에서 능동 및 수동 적외선 이미지(들)를 비교하도록 구성될 수 있음에 유의해야 한다.
조명장치와 적외선 카메라 장치는 능동 이미지가 조명장치의 ON 상태에서 그리고 수동 이미지가 조명장치의 OFF 상태에서 번갈아 연속적인 방식으로 획득되도록 동기화될 수 있다. 이러한 방식으로, 프로세서 수단은 특정 스트로빙 사이클 동안 원하는 능동 및 수동 적외선 이미지를 효과적으로 포착할 수 있다.
프로세서 수단은 적어도 하나의 능동 및 수동 적외선 이미지를 비교하도록 구성되는 것이 언급되어 있지만, 프로세서 수단은 하나 이상의 능동 및 수동 적외선 이미지를 비교하도록 구성될 수 있음을 이해할 것이다.
시스템은 조명장치를 스트로브하도록 구성된 전자식 셔터, 기계적 셔터, 및 전자 기계식 셔터 중 어느 하나인 셔터를 포함할 수 있다.
프로세서 수단은 적어도 하나의 현재 적외선 이미지와 적어도 하나의 이전 적외선 이미지 간의 차이(들)를 결정함으로써 적어도 하나의 현재 적외선 이미지와 적어도 하나의 이전 적외선 이미지를 비교하도록 구성될 수 있고, 출력신호는 적어도 하나의 현재 적외선 이미지와 적어도 하나의 이전 적외선 이미지 간의 차이(들)를 나타내는 적외선 이미지에 대응한다.
프로세서는 적어도 하나의 현재 적외선 이미지 또는 프레임 및 적어도 하나의 이전 적외선 이미지 또는 프레임을 비교하기 위해 서로 빼도록 구성될 수 있다. 따라서, 출력신호는 현재 프레임과 이전 프레임 간의 차이를 나타낼 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서는 다른 기술, 예를 들어, 프레임을 비교하기 위해 다른 종래의 이미지 처리 기술을 이용할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
적외선 카메라 장치는 감지를 위해 선택된 특정한 소정의 가스의 실질적으로 가스 흡수 파장에 또는 그 파장 주변에 중심을 둔 단일의 협대역폭 필터를 포함할 수 있다.
적외선 카메라 장치는 적외선 비디오 이미지를 획득하도록 구성된 적외선 비디오 카메라 장치일 수 있다. 이들 이미지는 연속적인 방식으로 획득될 수 있다.
적외선 카메라 장치는:
수신된 광자에 응답하여 전기신호를 발생 시키도록 구성된 양자-우물 적외선 광 감지기의 어레이를 포함하는 감지기;
시계(視界)를 갖는 렌즈; 및
감지기 및 광학 필터의 온도를 각각 소정의 온도로 또는 그 온도 주위에 있도록 제어하기 위해 구성된 냉각 엔진을 포함할 수 있고,
상기 렌즈는 관찰중인 현장으로부터 광자를 수집하고 상기 광자를 감지기에 투사하도록 구성되며,
적외선 카메라 장치는 감지기에 의해 생성된 전기신호에 기초하여 관찰중인 현장의 적외선 이미지를 생성하도록 구성된다.
조명장치에 의해 방사된 광자의 소정의 파장은 감지를 위해 선택된 특정 소정의 가스의 가스 흡수 파장이거나 그 부근일 수 있다.
감지기 및 렌즈는 감지를 위해 선택된 특정한 소정의 가스의 가스 흡수 파장에 기초하여 선택될 수 있다.
감지기는 양자-우물 적외선 광 감지기의 2차원 어레이를 포함할 수 있다. 양자-우물 적외선 광 감지기는 동작면을 가질 수 있고, 동작면상의 조사에 응답하여 광전류 형태의 전기신호를 발생 시키도록 구성된다. 양자-우물 적외선 광 감지기는 감지를 위해 특정 선택된 가스에 기초한 양자 효율을 가질 수 있다.
적외선 카메라 장치는 감지기로부터의 광전류를 관찰중인 현장의 적외선 이미지를 나타내는 디지털 신호로 변환하도록 구성될 수 있다.
양자-우물 적외선 광 감지기는 갈륨 아르세나이드 및 알루미늄 갈륨 아르세 나이드의 층을 포함할 수 있다. 렌즈는 게르마늄 또는 게르마늄과 실리콘의 조합으로 구성될 수 있다.
상기 필터는 감지기와 일체로 형성될 수 있다.
냉각 엔진은 감지기를 냉각시키고 감지기를 60K 내지 75K 범위의 온도로 유지하도록 구성될 수 있다. 냉각 엔진은 광학 필터를 냉각시키고 85K 내지 95K 범위의 온도에서 광학 필터를 유지하도록 구성될 수 있다.
냉각 엔진은 감지기를 대략 62K 또는 70K로 유지하도록 구성될 수 있다. 냉각 엔진은 광학 필터를 대략 90K로 유지하도록 구성될 수 있다.
시스템은 관찰중인 현장의 가시광 이미지를 획득하도록 구성된 가시광 카메라 장치를 포함할 수 있다. 적외선 카메라 장치 및 가시광 카메라 장치는 실질적으로 동일하거나 유사한 시계를 가질 수 있다.
가시광 카메라 장치는 가시광 비디오 이미지를 획득하도록 구성된 가시광 비디오 카메라 장치일 수 있다.
처리 수단은 생성된 출력신호를 가시광 카메라 장치로부터의 출력과 결합하여 관찰중인 현장의 가시 이미지 위에 중첩된 관찰중인 현장의 적외선 이미지를 나타내는 결합 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 결합 신호는 디스플레이 장치에 의해 디스플레이된 출력 이미지에 대응할 수 있다.
처리 수단은:
감지기로부터 전기신호를 수신하고;
감지기로부터 수신된 전기신호에 기초하여 적외선 이미지를 생성하며;
깨끗한 적외선 이미지를 생성하기 위해 소정의 특성을 만족하지 않는 생성된 이미지의 픽셀들을 제거, 교체 및 정정하는 것 중 하나 이상에 의해 생성된 적외선 이미지를 클리닝하도록 구성될 수 있다.
조명장치는 적외선 조명장치 및 레이저를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 적외선 조명장치는 가열된 전기 필라멘트 수단의 형태일 수 있고, 레이저는 양자 캐스케이드 레이저의 형태이다. 조명장치가 광자를 방출하는 소정의 파장은 소정의 피감지 가스에 기초할 수 있다.
시스템은 하우징에 제공될 수 있다. 하우징은 적외선 카메라 장치의 모든 또는 대부분의 구성요소를 둘러싸기 위한 단열 컴파트먼트를 정의할 수 있다. 시스템은 하우징 내에 위치된 적어도 구성요소를 냉각시키기 위한 적절한 냉각 장치를 포함할 수 있다.
시스템은 하우징의 하나 이상의 외부면 상에 위치된 적합한 액추에이터를 포함하는 사용자 상호작용 모듈을 포함할 수 있으며, 액추에이터의 작동은 시스템을 제어하기 위한 적절한 명령 신호를 생성한다.
디스플레이 장치는 하우징 내에 제공될 수 있고, 상기 하우징은 디스플레이 장치와 정렬된 아이피스를 포함하여 사용자가 아이피스를 통해 하우징 내에서 디스플레이 장치를 볼 수 있게 한다. 상술한 바와 같이, 아이피스는 사용시에 사용자가 양 눈으로 디스플레이 장치를 볼 수 있게 하는 이중 아이피스일 수 있다. 후술하는 바와 같이, 디스플레이 장치는 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 LED(OLED) 디스플레이 등의 형태일 수 있다.
시스템은 시스템의 전기 또는 전자 부품에 전력을 공급하도록 구성된 재충전식 전원공급장치를 포함할 수 있다.
시스템은 사용자가 관찰중인 현장에 시스템을 배향하게 하는 것을 돕는 레이저 포인터를 포함할 수 있다.
적외선 카메라 장치의 프레임 레이트는 15Hz 내지 60Hz 일 수 있다. 조명장치는 15Hz 내지 60Hz의 정합 주파수(스트로브 주파수)로 스트로빙될 수 있다. 그러나, 조명장치는 해당 특정 예시적인 실시예에 따라 다른 스트로브 주파수에서 스트로브될 수 있음에 유의해야 한다.
본 발명의 제 2 태양에 따르면,
소정 파장의 광자는 관찰중인 현장에 방사되고, 소정 파장의 광자는 소정의 스트로브 주파수에 따라 교번하는 방식으로 관찰중인 현장에 방사되지 않도록 소정 파장의 광자를 소정의 스트로브 주파수에서 스트로브 방식으로 관찰중인 현장에 방사하는 단계;
소정의 프레임 레이트로 관찰중인 현장으로부터 적외선 이미지를 획득하는 단계;
관찰중인 현장으로부터 획득된, 능동 적외선 이미지 또는 수동 적외선 이미지 중 어느 하나인 적어도 하나의 이전 적외선 이미지를 저장하는 단계;
획득된 적어도 하나의 현재 적외선 이미지와 저장된 능동 적외선 이미지 또는 수동 적외선 이미지 중 어느 하나인 적어도 하나의 이전 적외선 이미지를 비교하는 단계;
상기 비교에 응답하여 출력신호를 생성하는 단계; 및
특정한 소정의 가스의 감지를 용이하게 하기 위해 적어도 생성된 출력신호에 기초하여 디스플레이 장치 상에 출력 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함하고,
소정의 프레임 레이트는 소정 파장의 광자가 관찰중인 현장에 방사되는 동안 능동 적외선 이미지가 획득되고, 소정 파장의 광자가 관찰중인 현장에 방사되지 않는 동안 수동 적외선 이미지가 획득되도록 소정의 프레임 레이트에서 교번하는 방식으로 소정의 스트로브 주파수와 관련있는 소정의 가스를 감지하는 방법이 제공된다.
상기 방법은 현장을 향하여 사전결정된 기간 동안 광자를 방출하고 동시에 장면의 능동 적외선 이미지를 획득하는 단계, 및 현장을 향하여 사전결정된 기간 동안 광자를 방출하는 것을 중지하고 동시에 현장의 수동 적외선 이미지를 획득하는 단계를 포함할 수 있으며, 능동 및 수동 이미지는 사전결정된 프레임 레이트로 획득되고, 광자가 방출되거나 정지되는 사전결정된 기간은 사전결정된 스트로 빙 주파수에 기초한다.
상기 방법은 사전결정된 기간 동안 현장을 향하여 광자를 방출하는 단계와 동시에 상기 현장의 능동 적외선 이미지를 획득하는 단계, 및 사전결정된 기간 동안 현장을 향하여 광자를 방출하지 않는 단계와 동시에 상기 현장의 수동 적외선 이미지를 획득하는 단계를 포함하고, 능동 및 수동 이미지는 소정의 프레임 레이트로 획득되며, 광자가 방사되거나 되지 않는 사전결정된 기간은 소정의 스트로브 주파수에 기초한다.
상기 방법은 소정의 주파수에서 스트로브 방식으로 광자를 방사하도록 상술한 조명장치를 제어함으로써 광자를 방사하는 단계를 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
상기 방법은 적어도 하나의 현재 프레임과 상기 적어도 하나의 이전 프레임 간의 차이(들)를 결정함으로써 상기 적어도 하나의 현재 프레임과 상기 적어도 하나의 이전 프레임을 비교하는 단계를 포함하고, 출력신호는 하나 이상의 현재 적외선 이미지와 하나 이상의 이전 적외선 이미지 간의 차이(들)를 나타내는 적외선 이미지에 대응한다.
상기 방법은 현재 프레임과 이전 프레임을 서로 빼서 현재 프레임과 이전 프레임 간을 비교하는 단계를 포함할 수 있고, 출력신호는 현재 프레임과 이전 프레임 간의 차이를 나타낸다.
상기 방법은 적외선 비디오 이미지를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은:
관찰중인 현장의 가시광 이미지를 획득하는 단계;
생성된 출력신호를 획득된 가시광 이미지를 나타내는 신호와 결합하여 관찰중인 현장의 가시 이미지 상에 중첩된 관찰중인 현장의 이미지를 나타내는 결합 신호를 생성하는 단계; 및
상기 결합 신호를 디스플레이 장치에 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 가시광 비디오 이미지를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은:
관찰중인 현장을 향해 소정 파장의 광자를 방출하는 단계;
시계를 갖는 렌즈로 관찰중인 현장으로부터 광자를 수집하는 단계;
상기 렌즈를 이용하여, 수집된 광자를 감지기에 투사하는 단계;
상기 렌즈로부터 투사된 광자를 광학 필터로 필터링하여 소정의 파장에서 투사된 광자만이 감지기로 통과하게 하는 단계;
상기 감지기에 의해 수신된 소정 파장의 필터링된 광자에 응답하여 전기신호를 생성하는 단계; 및
사용중인 가스의 감지를 가능하게 하기 위해 감지기로부터 수신된 전기신호에 기초하여 관찰중인 현장의 적외선 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 감지기 및 광학 필터의 온도를 각각 사전결정된 온도로 또는 주위의 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
광자를 방출하고, 광자를 필터링하고, 전기신호를 생성하는 단계와 관련된 소정의 파장은 감지를 위해 선택된 특정 소정의 가스의 가스 흡수 파장이거나 그 근처일 수 있다.
상기 방법은:
감지기의 동작면상의 조사에 응답하여 광전류 형태의 전기신호를 생성하는 단계;
광전류를 디지털 신호로 변환하는 단계; 및
상기 디지털 신호를 기초로 관찰중인 현장의 적외선 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 감지기를 냉각시키고 60K 내지 75K 범위의 온도에서 감지기를 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 광학 필터를 냉각시키고 상기 광학 필터를 85K 내지 95K 범위의 온도에서 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
소정의 프레임 레이트는 소정의 스트로브 주파수의 배수일 수 있다. 소정의 프레임 레이트는 소정의 스트로브 주파수의 대략 2배 또는 4배일 수 있다. 상기 방법은 하나 이상의 능동 및 수동 적외선 이미지를 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 광자를 방사하는 단계와 적외선 이미지를 획득하는 단계를 동기화하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 소정 파장의 광자가 현장에 방사될 때 능동 적외선 이미지와 소정 파장의 광자가 현장에 방사되지 않을 때 수동 적외선 이미지가 획득된다. 이와 관련하여, 당업자는 본 발명의 제 1 태양과 관련하여 상술한 태양이 설명된 본 발명의 제 2 및 제 3 태양에 준용된다는 것을 이해할 것이다.
상기 방법은 감지기를 대략 62K 또는 70K로 유지하는 단계 및 광학 필터를 대략 90K로 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은:
관찰중인 현장의 생생한 가시광 비디오 이미지를 생성하는 단계;
적어도 하나의 출력 적외선 이미지를 나타내는 생성된 출력신호를 처리하는 단계; 및
처리된 출력신호들에 대응하는 처리된 적어도 하나의 출력 적외선 이미지를 생성된 생생한 가시광 비디오 이미지 및/또는 관찰중인 현장의 적외선 이미지에 중첩시켜 관찰중인 현장의 적외선 중첩 비디오 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 출력 이미지를 나타내는 생성된 출력신호를 처리하는 단계는 비교된 능동 및 수동 프레임 간의 컬러 코딩 차이를 포함할 수 있고, 처리된 출력 적외선 이미지는 생성된 라이브 비디오 이미지 상에 오버레이될 컬러 코딩된 이미지이다. 또한, 적어도 하나의 출력 이미지를 나타내는 생성된 출력신호를 처리하는 단계는 비교된 능동 및 수동 프레임 사이의 컬러 코딩 차이를 포함할 수 있음을 주목해야 하며, 처리된 출력 적외선 이미지는 적외선 비디오 이미지상에 오버레이될 컬러 코딩된 이미지이다.
상기 방법은 소정의 특성을 만족하지 않는 생성된 이미지의 픽셀을 제거, 교체 및 보정 중 하나 이상에 의해 클리닝된 적외선 이미지를 생성하기 위해 생성된 적외선 이미지를 클리닝하는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은 적외선 조명장치를 포함하는 그룹에서 선택된 조명장치, 및 관찰중인 현장을 향해 감지하기 위해 선택된 특정한 소정의 가스의 가스 흡수 파장에서 또는 그 주변에서 광자를 방사하도록 레이저를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 제 3 태양에 따르면, 하나 이상의 프로세서상에서 실행시 하나 이상의 프로세서로 하여금 상술된 방법을 수행하게 하는 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장매체가 제공된다.
본 발명의 내용에 포함됨.
도 1은 소정의 가스의 감지를 용이하게 하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2는 사용시 소정의 가스의 감지를 용이하게 하는 도 1의 시스템의 일부의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 시스템에 사용된 조명 및 IR 이미지 획득 또는 캡처 프로토콜의 예시적인 도면을 도시한다.
도 4는 소정의 가스의 감지를 용이하게 하는 데 있어 사용시, 특히 적외선 카메라 장치에 의해 수신된 광자 플럭스를 나타내는 도 1의 시스템의 일부를 도시한다.
도 5는 사용시 소정의 가스의 감지를 용이하게 하고, 조명장치에 의해 방출되거나 방사된 광자 플럭스 및 적외선 카메라 장치에 의해 수신된 광자 플럭스를 또한 도시한, 도 1의 시스템의 일부의 다른 예를 도시한다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 가스의 감지를 용이하게 하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 7은 장치가 본 명세서에 언급된 방법들 중 어느 하나 이상을 수행하게 하는 명령어 세트가 실행될 수 있는 컴퓨터 시스템의 예시적인 형태의 머신의 개략도를 도시한다.
하기의 설명에서, 설명의 목적으로, 본 개시의 실시예의 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항이 설명된다. 그러나, 본 개시가 이러한 특정 세부 사항 없이도 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
도면의 도 1 내지 도 4를 참조하면, 소정의 가스 감지를 용이하게 하기 위한 시스템은 전반적으로 참조번호 10으로 표시된다. 특히, 시스템(10)은 카메라로 관찰되는 현장을 이미징하고 또한 현장에서 소정의 흡수 파장을 갖는 소정의 가스를 이미징하기 위한 것이다. 이러한 방식으로, 도 2를 참조하면, 시스템(10)의 사용자는 관찰중인 현장에 가스 누출(G)이 있는지 여부를 감지할 수 있다. 특히, 위험한 가스 누출(G)은 심각한 환경적 및/또는 개인적 피해가 발생하기 전에 장비에, 예를 들어, 고압 설비와 관련된 파이프(P)에서 감지될 수 있으며, 이는 이미징하기 어렵거나 배경(B), 가령 주변 배경 앞에서 있는지 판단하기가 어렵다.
이를 위해, 상기 시스템(10)을 카메라 시스템(10)일 수 있거나 또는 관찰중인 현장에서 특정 소정 파장의 가스를 이미징하기 위한 이미징 시스템(10)이라 번갈아 그리고 상호교환 가능하게 말할 수 있다. 바람직한 예시적인 실시예에서, 시스템(10)은 후술하는 시스템(10)의 다양한 구성요소를 수용하는 하우징을 갖는 휴대용 및/또는 장착 가능한 카메라에 내장된다. 대신에, 시스템(10)의 다양한 구성요소는 예를 들어 지리적으로 확산될 수 있다. 후자의 경우에, 시스템(10)의 지리적으로 이격된 구성요소는 설명된 기능을 달성하기 위해 경우에 따라 서로 통신 가능하게 연결될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 시스템(10)은 하우징에 둘러싸인 시스템(10)의 다양한 구성요소들을 포함하는 장치에 구현하는 것으로 아래에서 설명될 것이다.
도 1을 참조하면, 특히, 시스템(10)은 소정의 프레임 레이트에서 관찰중인 현장의 적외선(IR) 이미지를 획득하도록 구성된 적외선(IR) 카메라 장치(12)을 포함한다. "이미지 획득"은 또한 이미지를 캡처/수신하거나 관찰중인 현장의 IR 이미지를 나타내는 전기신호를 획득하는 것을 포함한다. 카메라 장치(12)의 프레임 레이트는 카메라 장치(12)에 의해 IR 이미지 또는 IR 프레임이 획득되거나 캡처되는 주파수일 수 있다.
일 실시예에서, 카메라 장치(12)의 프레임 레이트는 7.5Hz 내지 30Hz 사이이다. 다른 예에서, 카메라 장치(12)의 프레임 레이트는 전형적으로 15Hz 내지 60Hz이다. 프레임 레이트는 카메라 장치(12)에 의해 프레임 또는 이미지가 획득되는 주파수를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
IR 카메라 장치(12)는 적외선 비디오 이미지를 획득하도록 구성된 IR 비디오 카메라 장치(12)이다. 이는 획득된 각각의 프레임이 이미지인 프레임 베이스에 의해 프레임 상에 있을 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에서, 현장(14)의 IR 이미지를 획득하기 위해, 카메라 장치(12)는 수신된 광자에 응답하여 전기신호를 생성하도록 구성된 양자-우물 적외선 광 감지기(미도시)의 어레이를 포함하는 감지기(16)를 포함하는 감지기(16)를 포함한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 감지기(16)는 양자-우물 적외선 광 감지기의 2 차원 어레이를 포함한다. 양자-우물 적외선 광 감지기는 동작면을 가지며, 동작면의 조사에 응답하여 광전류 형태의 전기신호를 발생시키도록 구성된다. 양자-우물 적외선 광 감지기는 감지를 위해 특정 선택된 가스에 기초한 양자 효율을 가질 수 있다.
양자-우물 적외선 광 감지기는 갈륨 아르세나이드 및 알루미늄 갈륨 아르세 나이드의 층을 포함할 수 있다.
시계(視界)를 갖는 렌즈(18)는 피감지 가스의 흡수 파장 주위에 중심을 둔 단일 협대역 통과 광학 필터(20)를 통해 감지기(16)에 결합된다. 렌즈(18)는 관찰(14)중인 현장으로부터 광자를 수집하고 필터(20)를 통해 감지기(16) 상으로 광자를 투사하도록 구성된다. 렌즈(18)는 게르마늄, 또는 게르마늄과 실리콘의 조합으로 구성될 수 있다. 렌즈(18)는 단일 카메라로 구현되는 시스템의 경우에 상기 시스템(10)을 유지하는 하우징의 외부면에 위치된다는 것을 주목할 것이다.
이를 위해, 감지기(16) 및 렌즈(18)는 피감지 가스의 가스 흡수 파장에 기초하여 선택된다. 특히, 감지기(16) 및 렌즈(18)는 피감지 가스의 가스 흡수 파장에 정합된다.
카메라 장치(12)는 감지기(16) 및 광학 필터(20)의 온도가 각각 소정의 온도 또는 온도 주위에 있게 제어하도록 구성된 냉각 엔진(23)을 더 포함한다. 예를 들어, 감지기(16)의 경우 60K 내지 75K, 및/또는 62K 또는 70K의 범위, 및 필터(20)의 경우 85K 및 95K, 특히 90K의 범위이다. 일부 실시예에서, 필터(20)는 감지기(16)와 일체로 형성된다.
IR 카메라 장치(12)은 감지기(16)에 의해 생성된 전기신호에 기초하여 현장(14)의 적외선 이미지를 생성하도록 구성되는 것으로 이해될 것이다. 특히, IR 카메라 장치(12)는 감지기(16)로부터의 광전류를 관찰중인 현장의 적외선 이미지를 나타내는 디지털 신호로 변환하도록 구성된다.
시스템(10)은 바람직하게는 관찰중인 현장(16)에 소정 파장의 광자를 방출하도록 구성된 조명장치(22)를 포함한다. 상기 장치(22)는 피감지 가스에 정합될 수 있는 소정 파장의 광자를 방출할 수 있다.
장치(22)는 광자를 방출하는 적절한 소스를 가질 수 있다. 장치(22) 또는 소스는 적합한 램프와 같은 IR 조명장치, 광자를 방출하도록 구성된 가열된 전기 필라멘트, 광자를 방출하도록 구성된 양자 캐스케이드 레이저와 같은 레이저 등의 형태일 수 있다. 이를 위해, 카메라 장치(12)에 관한 한 "현장(14)을 향해 광자를 조사한다", "현장(14)을 조명한다" 또는 "현장을 향해 광을 출력한다"등의 어구는 현장(12)에 광자를 제공하는 동일한 원리에 관한 것이다.
시스템(10)을 수용하는 하우징은 현장이 카메라 장치(12)의 시계에 있는 현장(14)으로 광자를 지향시키거나 방출하도록 하는 형태로 조명장치(22)를 수용하도록 구성된다는 것이 주목된다. 조명장치(22)에 의해 방사된 광자의 파장은 감지된 가스의 흡수 파장에 대응하고, 특히 일치한다.
일부 실시예에서, 장치(22)는 시스템(10)의 나머지 구성요소와 별개의 장치이다.
시스템(10)의 중요한 특징은 조명장치(22)가 IR 카메라 장치(12)의 프레임 레이트와 관련된 주파수에서 스트로브되도록 구성된다는 것이다. 조명장치(22)는 제어가능하게 스트로빙될 수 있다. "스트로빙" 및 "스트로브"라는 용어는 조명장치(22)가 교번하는 형태로 ON 상태에서 현장(14)으로 광자를 방출하고, OFF 상태에서 현장(14)으로 광자를 방출하는 것을 멈추면서 ON 및 OFF 상태 사이에서 전환되는 것을 의미한다. 일부 실시예에서, ON 상태와 OFF 상태의 주기는 동일할 수 있다.
조명장치(22)는 상기 조명장치(22)가 ON 상태로 전환될 뿐만 아니라 연속적인 방식으로 조명장치(22)가 OFF 상태로 전환될 때 카메라 장치(12)가 이미지를 획득하도록 카메라 장치(12)가 이미지/프레임을 획득하는 프레임 레이트와 관련된 주파수로 스트로브될 수 있다. 다르게 말하면, 카메라 장치(12)는 조명장치가 ON 상태로 전환될 때 뿐만 아니라 연속적인 방식으로 조명장치(22)가 OFF 상태로 전환될 때 카메라 장치(12)가 이미지를 획득하도록 조명장치(22)가 스트로브되는 주파수에 대응하는 이미지를 획득하는 프레임 레이트를 가질 수 있다.
카메라 장치(12) 및 조명장치(22)는 상기 조명장치(22)가 번갈아 ON 또는 OFF 상태로 전환될 때 카메라 장치(12)가 연속 프레임을 캡처하도록 교정될 수 있다. 도 3에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 조명장치(22)는 프레임 또는 IR 이미지, 프레임 1 내지 7이 캡처/획득되는 프레임 레이트에 해당하는 시간적 형태로 ON 상태와 OFF 상태 사이에서 전환된다. 프레임 1 내지 7은 본 발명의 당업자에 의해 잘 이해될 수 있는 바와 같이 사용시 이러한 방식으로 획득된 다수의 프레임이 있을 때 예시적인 목적으로 표시된다. 프레임 1 내지 7은 조명장치(22)가 오프 상태에 있거나 달리 말하면 현장(14)을 향해 광자를 방출하지 않는 동안, 카메라 장치(12)에 의해 캡처된 수동 프레임들/이미지들(P1-P4)과 조명장치(22)가 ON 상태이거나 달리 말하면 현장(14)을 향해 광자를 방사하는 동안 카메라 장치(12)에 의해 캡처된 능동 프레임들/이미지들(A1-A3) 사이의 교대를 캡처한다. 따라서, 시스템(10)이 능동 모드와 수동 모드 사이에서 동작할 수 있는 것으로 제공될 수 있다.
그러므로, 조명장치(22) 및 카메라 장치(12)는 상기 카메라 장치(12)에 의해 획득된 연속 프레임이 2개의 연속적인 능동 또는 수동 프레임인 시나리오를 피하기 위해 적절하게 교정될 수 있다고 말할 수 있다. 다시 말해, 조명장치(22)와 카메라 장치(12)는 동기화될 수 있다. 특히, 조명장치(22)의 스트로브 주파수와 카메라 장치(12)의 프레임 레이트는 서로 동기화될 수 있다. 조명장치(22) 또는 카메라 장치(12)는 능동 및 수동 이미지가 교대로 연속적으로 캡처되도록 구성될 수 있음에 유의해야 한다.
본 명세서에 기술된 바와 같은 조명장치(22)의 스트로빙은 시스템(10)의 신호(가스) 대 잡음(배경) 비를 효과적으로 증가시킴으로써 그 감도를 증가시킨다. 이와 관련하여, 시스템의 사용자는 예를 들어 하늘을 배경으로, 파이프를 배경으로하는 등의 시스템(10)을 사용하기 위한 더 넓은 환경 범위를 갖는다. 이는 물론 특정 배경에서 관심 가스를 감지할 수 있는 높은 신호 대 잡음비를 반드시 가질 필요는 없는 종래의 능동/수동 감지 방식에 비해 명백한 이점이다.
또한, 조명장치(22)의 스트로빙은 비교적 빠르고, 따라서 카메라는 프레임들 사이에서 많이 이동할 시간이 없어서, 정확도를 증가시키기 위해 카메라를 매우 정지상태로 유지해야 하는 종래의 능동/수동 시스템에 대한 요구를 없앤다.
조명장치(22)는 광자를 방출하도록 구성된 가열된 전기 필라멘트와 같은 IR 조명장치 형태의 소스, 및 광자를 방출하도록 구성된 양자 캐스케이드 레이저와 같은 레이저 등을 포함한다. 이를 위해, 카메라 장치(12)에 관한 한 "현장(14)을 향해 광자를 조사한다", "현장(14)을 조사한다" 또는 "현장을 향해 광을 출력한다"등은 현장(12)에 광자를 제공하는 동일한 원리에 관한 것이다.
일 실시예에서, 조명장치(22)의 ON 상태 및 OFF 상태가 단일 동작 사이클에 관한 경우, 카메라 장치(12)는 조명장치(22)의 (온 및 오프 상태 사이) 단일 동작 사이클에서 2개의 이미지, 즉 능동 및 수동 이미지를 획득하기 위해 조명장치(22)의 스트로브 주파수의 대략 2배의 프레임 레이트를 가질 수 있다. 이와 관련하여, 스트로브 주파수가 5Hz 내지 30Hz인 경우, 카메라 장치(12)의 프레임 레이트는 스트로브 주파수의 프레임 레이트의 약 2배이므로, 따라서 능동 및 수동 이미지를 연속적으로 캡처하기 위해 대략 10Hz 내지 60Hz 사이이다. 그러나, 이는 카메라 장치(12)가 설명된 바와 같이 그리고 도 3에 도시된 바와 같이 연속적으로 교대로 능동 및 수동 이미지를 획득하도록 프레임 레이트와 스트로브 주파수가 다른 레이트 및 각각의 프레임 레이트로 동기화될 수 있기 때문에 반드시 필요한 것은 아님에 유의해야 한다.
일부 예에서, 카메라 장치(12)는 스트로브 주파수의 4배의 프레임 레이트를 가질 수 있는데, 예를 들어 조명장치(22)의 단일 동작 사이클에서 4 개의 이미지, 즉 2 개의 능동 및 2 개의 수동 이미지를 얻는다.
본 발명의 분야의 숙련자들은 장치(22)가 복수의 상이한 방식으로 스트로브되도록 스트로브되거나 제어될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 장치(22)는 소정의 스트로브 주파수에 따라 소스/장치(22)를 온 및 오프로 전환함으로써 스트로브하도록 전자적으로 제어될 수 있다. 대신에, 시스템(10)은 조명장치(22)/소스로부터 방출되는 광을 차단하거나 또는 조명장치(22)/소스를 현장(14)으로부터 멀어지도록 지시하여 소정의 스트로브 주파수에서 본 명세서에 개시된 원하는 스트로빙 효과를 달성하도록 구성된 적절한 기계/전자기계식 셔터를 포함할 수 있다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 셔터는 전자적으로, 기계적으로, 또는 전자 기계적으로 제어될 수 있다.
일부 실시예에서, 스트로빙은 소스를 현장(14)을 향해 그리고 현장으로부터 멀어지게 함으로써 달성될 수 있다. 이를 위해, 조명장치(22)는 광자 소스를 현장으로 그리고 현장으로부터 멀리 가리켜서 광자를 현장(14)으로 향하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 조명장치(22)의 스트로빙은 현장(14)으로 광자를 방출하고, 교대로 현장(14)으로 광자를 방출하지 않음을 의미하는 것으로 본 발명의 당업자에게 이해될 수 있다.
시스템(10)은 처리 수단(24)을 더 포함한다. 처리 수단(24)은 본 명세서에 기술된 기능을 달성하기 위해 하나 이상의 프로세서, 예를 들어, 하나 이상의 중앙처리유닛, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 주문형 집적 회로(ASIC), 등 및 관련 드라이버, 전자 부품 등을 포함한다. 상기 수단(24)은 시스템(10)의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령어 세트를 포함한 데이터를 저장하도록 구성된 휘발성 메모리와 같은 하나 이상의 데이터 저장장치/메모리 장치 및/또는 플래시 메모리, RAM, ROM, 프로세서 내의 메모리 등을 포함한다. 상기 수단(24)은 시스템(10)의 모든 데이터 및/또는 신호 처리 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 수단(24)은 하나 이상의 프로세서에 의한 실행시 시스템(10)의 구성요소를 제어하고/하거나 기술된 출력을 제공하도록 데이터를 처리하게 하는 컴퓨터 실행가능 명령어를 저장한 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장매체를 포함할 수 있다.
이를 위해, 도시되지는 않았지만, 시스템(10)은 기술된 기능을 달성하기 위해 드라이버, 회로, 및 기타 전자 부품과 같은 다양한 종래의 부품을 포함할 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 또한, 시스템(10)의 다양한 구성요소는 잘 이해될 수 있는 바와 같이 적절한 배선을 통해 서로 및/또는 장치(24)와 통신 가능하게 연결될 수 있음에 유의해야 한다.
더욱이, 독립적인 구성요소로 설명되었지만, 시스템(10)의 다양한 구성요소는 다른 구성요소와 자원 및/또는 기능을 공유할 수 있고/있거나 시스템(10)에 걸쳐 분산될 수 있지만, 본 발명의 분야의 당업자 잘 이해하는 바와 같이 적용 가능한 경우 단일 방식으로 기술될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 처리 수단(24)은 사전결정된 방식으로 조명장치(22)의 스트로빙을 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 처리 수단(24)은, 예를 들어, 디지털 성분들에 대한 하나 이상의 내부 또는 외부 아날로그를 통해 감지기(16)로부터 광전류를 수신하고, 이를 소정의 프레임 레이트에서 IR 이미지를 나타내는 디지털 신호를 생성하게 처리하도록 구성될 수 있다. 후자의 경우에, 카메라 장치(12)는 상기 장치(12)의 일부를 형성하는 것으로 보일 수 있다. 그러나, 설명을 용이하게 하기 위해 이러한 목적을 위한 장치(24)를 참조하지만, 카메라 장치(12)는 이미지 및/또는 이를 나타내는 신호를 생성하기 위한 하나 이상의 개별 전용 프로세서를 교대로 포함하고 처리를 위해 프로세서(24)에 이미지/신호를 전송할 수 있음을 이해할 것이다.
여하튼, 처리 수단(24)의 데이터 저장장치(미도시)는 전형적으로 IR 카메라 장치(12)을 통해 획득된 적어도 하나의 이전 프레임을 저장하도록 구성된다. 예를 들어 카메라 장치(12)에 의해 획득되는 FRAME 1(수동 프레임 P1)은 시간적 방식으로(예를 들어, 시간 t-1에서) 이전 프레임으로서 데이터 저장장치에 저장된다. 설명의 편의 및 명확성을 위해, "프레임"이라는 용어는 카메라 장치(12)에 의해 캡처된 "이미지"를 지칭하는 것으로 이해될 수 있음을 알 것이다.
프로세서 수단(24)은 IR 카메라 장치(12)를 통해 (예를 들어, 시간 t에서) 시간적 방식으로 획득된 적어도 하나의 현재 프레임을 데이터 저장장치에 저장된 이전 프레임과 비교하고 상기 비교에 응답하여 출력신호를 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 현재 FRAME 2는 저장된 FRAME 1과 비교될 수 있거나, 다시 말하면, 능동 프레임 또는 이미지 A1이 수동 프레임 또는 이미지 P1과 비교되는 등 연속적인 방식으로 수행된다. 사용중인 다수의 프레임들이 저장되고 연속적인 시간 시퀀스와 연관될 수 있다. 현재 프레임/이미지는 고려중인 프레임/이미지를 의미하는 것으로 이해될 수 있고, 이전 프레임/이미지는 현재 프레임/이미지 직전에 장치에 의해 획득된 프레임/이미지를 의미하는 것으로 이해될 수 있다는 것을 알 것이다.
프로세서 수단(24)은 비교된 이미지들 사이의 차이를 결정함으로써 현재 및 이전 프레임을 비교하도록 구성되며, 출력신호는 비교된 이미지들 사이의 상기 차이를 나타낸다. 프로세서 수단(24)은 이와 관련하여 종래의 이미지 처리 기술을 적용할 수 있다. 출력신호는 비교된 현재 신호와 이전 적외선 신호의 차이를 나타내는 처리된 출력 이미지에 해당할 수 있다. 바람직한 예시적인 실시예에서, 출력신호는 처리된 컬러 코딩된 적외선 이미지에 해당할 수 있다. 또는 상기 비교에 기초하여 다른 컬러 이미지는 컬러 픽셀을 갖는다. 처리된 출력 이미지에서 컬러 픽셀은 피감지 가스에 의해 흡수된 플럭스에 대응할 수 있다.
이를 위해, 본 명세서에서, 적외선 이미지와 같은 이미지를 지칭하는 "신호"라는 용어는 당업자에 의해 이해될 이미지에 대응하고/하거나 이미지를 나타내는 전기신호인 것으로 이해될 수 있음에 유의할 것이다. 예를 들어, 처리 수단(24)에 의해 생성된 출력신호는 본 기술 분야에서 이해될 수 있는 적외선 이미지 및/또는 컬러 코딩된 이미지와 같은 다른 처리된 이미지를 출력할 수 있다. 다르게 말하면, 처리 수단(24)에 의해 생성된 출력신호는 출력 적외선 이미지 및/또는 다른 처리된 이미지를 나타낼 수 있다.
처리 수단(24)은 하나 이상의 능동 및 수동 이미지를 비교할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들어 카메라 장치(12)가 조명장치(22)의 한 싸이클 내에서 2개의 능동 및 2개의 수동 이미지를 캡쳐하는 경우, 장치는 출력신호를 생성하기 위해 2개의 현재 적외선 이미지 능동/수동 이미지를 2개의 이전 적외선 이미지 수동/능동와 비교할 수 있다.
일부 예에서, 카메라 장치(12)는 검사 기간 또는 세션 동안 현장의 (능동 및 수동) 이미지를 캡처할 수 있고, 상기 검사 기간 또는 세션에서 모든 능동 및 수동 프레임이 획득되고 저장된다. 처리 수단(24)은 현재 및 이전 프레임을 획득된 시간적 순서로 비교하도록 구성된다. 이는 오프라인 방식으로/완전히 실시간이 아니게 또는 실시간으로 달성될 수는 없습니다.
다른 예에서, 카메라 장치(12)는 검사 기간 또는 세션 동안 현장의 (능동 및 수동) 이미지를 캡처할 수 있고, 상기 검사 기간 또는 세션에서 현재 프레임이 획득되고 이전 프레임으로서 저장되며, 처리 수단(24)은 (현재 프래임이라고 여겨지는) 다음 프레임과 저장된 이전 프레임을 비교하도록 구성된다.
저장된 이전 프레임은 예를 들어 데이터 저장장치로부터 폐기, 가령, 삭제되고, 이전 프레임으로 고려되었던 프레임은 이전 프레임으로 저장된다. 이는 검사 기간 동안 수행될 수 있다. 이 구현은 실질적으로 실시간으로 달성될 수 있다.
능동 및 수동 이미지를 비교함으로써, 출력신호는 피감지 가스에 의해 흡수된 플럭스를 나타낸다. 따라서, 출력신호는 본 명세서에 설명된 바와 같이 다양한 방식으로 표현될 수 있다. 이와 관련하여, 능동 및 수동 이미지에서 가스 구름에 의해 흡수된 플럭스에 관한 한, 도면의 도 4 및 5를 참조할 것이다.
도 4에 다음과 같이 수동 이미지 획득을 위한 시스템(10)의 동작을 나타내는 예시가 제공된다:
θ0-환경에 의해 결정되는 주변 광자 플럭스.
θ4-가스 구름을 통과하는 반사된 θ0 광자 플럭스, 가스 구름은 플럭스의 일부를 흡수한다.
θ5-가스 구름(G)을 통과하지 못한 반사된 θ0 광자 플럭스
θ0가 각 지점에서 동일하게 반사되면;
·가스 구름(G)이 없는 경우 θ4는 θ5와 같습니다. 가스 구름(G)이 있는 경우, θ4는 반사된 θ0의 일부를 흡수하는 가스 구름(G)로 인해 θ5보다 작다.
·가스 흡수 플럭스 = θ54
도 5에 다음과 같이 능동 이미지의 획득을 위한 시스템(10)의 동작을 나타내는 예시가 제공된다:
θ1-조명장치에 의해 결정된 조명장치 광자 플럭스.
θ2-가스 구름(G)을 통과하는 반사된 θ1 광자 플럭스, 가스 구름(G)은 플럭스의 일부를 흡수할 것이다.
θ3-가스 구름(G)을 통과하지 않는 반사된 θ1 광자 플럭스
θ1이 각 지점에서 동일하게 반사되면;
·가스 구름이 없으면 θ2는 θ3와 같다. 가스 구름이 있는 경우, θ2는 일부 반사된 θ1을 흡수하는 가스로 인해 θ3보다 작을 것이다.
·가스 흡수 플럭스 = θ32
수동 이미지를 캡처할 때, 즉, 조명장치(22)가 OFF일 때, IR 감지기(16)는 θ4 및 θ5만을 수신할 것이라 상기를 따른다. 그러나, 조명장치(22)가 ON일 때 능동 이미지를 캡처할 경우, IR 감지기(16)는 (θ4 + θ2) 및 (θ5 + θ3)을 수신할 것이다.
여하튼, 도 1로 돌아와서, 시스템(10)은 또한 처리 수단(24)에 의해 생성된 적어도 하나의 출력신호에 기초하여 출력 이미지를 표시하도록 구성된 디스플레이 장치(26)를 포함하여, 사용시 특정 소정 가스의 감지를 용이하게 한다.
디스플레이 장치(26)는 종래의 LED(Light Emitting Diode) 디스플레이, LCD(Liquid Crystal Display), O-LED(Organic LED) 디스플레이 등일 수 있다.
일 실시예에서, 시스템(10)은 관찰(14)중인 현장의 가시광 이미지를 획득하도록 구성된 가시광 카메라 장치(28)를 포함한다. 적외선 카메라 장치(12)와 가시광 카메라 장치(28)는 실질적으로 동일하거나 유사한 시계를 갖는 것을 이해할 것이다. 가시광 카메라 장치(28)는 전형적으로 가시광 비디오 이미지를 획득하도록 구성된 종래의 가시광 비디오 카메라 장치이다. 이와 관련하여, 처리 수단(24)은 관찰중인 현장의 가시 이미지 상에 중첩된 본 명세서에서 기술된 바와 같이 흡수된 플럭스를 나타내는 결합 신호를 생성하기 위해 상술한 비교에서 상술한 바와 같이 생성된 출력신호를 가시광 카메라 장치로부터의 출력과 결합하도록 구성된다. 이는 본 발명의 분야에서 잘 이해된 종래의 이미지 처리 기술을 통해 달성될 수 있으며, 이러한 방식으로 사용자는 있다면 가시광 이미지 상에 중첩된 IR 이미지로서 가스 누출을 쉽게 관찰할 수 있다.
처리 수단(24)은 ON 및 OFF 스트로브 상태 사이에서 시스템(10)의 동작에서 임의의 에러를 처리하기 위해 이미지 처리 기술을 적용하도록 구성될 수 있다. 이들 이미지 처리 기술은 이미지 처리 분야의 당업자에게 잘 알려져 있다.
상술한 처리는 일반적으로 스트리밍 방식으로, 실질적으로 실시간/거의 실시간으로 수행되고, 특히 연속 프레임과 능동 및 수동 프레임 사이의 비교에 응답하여 연속적으로 생성된 출력신호는 가시 이미지 상에 연속적으로 중첩된다. 가시광 카메라 장치(28)에 의해 생성된 가시 이미지는 예를 들어 IR 카메라 장치(12)의 프레임 레이트에 대응할 수 있는 소정의 프레임 레이트를 갖는 비디오 이미지일 수 있음을 이해할 것이다.
시스템(10)은 또한 카메라를 현장(14)으로 향하게 하는데 선택적인 방식으로 사용될 수 있는 광 빔을 생성하도록 구성된 LED(Light Emitting Diode) 포인터 형태의 레이저 포인터(30)와 같은 몇몇 추가 특징을 포함한다.
시스템(10)은 상기 시스템(10)에 전력을 공급하기 위해 하우징에 위치할 수 있는 재충전 가능한 휴대용 배터리 형태의 전원(32) 및 상기 시스템(10)으로부터의 데이터가 다른 컴퓨팅 장치 등에 오가도록 전송될 수 있게 하는 I/O 모듈(34)을 더 포함한다. I/O 모듈(34)은 직렬 버스 포트, 잭 포트 등과 같은 적절한 포트를 포함할 수 있다.
또한, 시스템(10)은 사용자 입력을 수신하고 상기 입력을 그에 따라 시스템(10)을 제어하기 위한 처리 수단(24)으로 전송하도록 구성된 하나 이상의 버튼, 다이얼, 터치 스크린, 음성 인식 모듈 등을 포함하는 사용자 인터랙션 모듈(36)을 포함할 수 있다. 모듈(36)은 종래의 캠코더로서 종래의 방식으로 시스템(10)의 하우징의 외부면에 제공될 수 있으며, 따라서 팬 및 줌 등과 같은 표준 피처에 대한 제어를 포함할 수 있다. 모듈(36)은 일부 실시예에서 사용자가 시스템(10)의 파라미터를 변경할 수 있게 한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법의 블록 흐름도가 전반적으로 참조번호 40으로 표시되는 도면의 도 6을 이제 참조한다. 방법(40)은 이해를 쉽게 하기 위해 상술한 바와 같이 시스템(10)을 참조하여 설명되나, 상기 방법(40)은 본 명세서에 고려되는 기능을 달성하기 위해 도시되지 않은 다른 시스템에 의해 구현될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
방법(40)은 전형적으로 예를 들어 전기 설비에서 상술한 바와 같은 가스의 감지를 용이하게 하는 방법이다. 이와 관련하여, 방법(40)은 피감지 가스에 매칭된 시스템(10)을 선택하고 시스템(10)을 장비를 향해 조준하는 사전 단계를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 시스템(10)의 다양한 구성요소는 특정 가스를 감지하는데 사용하기에 적합하도록 선택될 수 있다.
방법(40)은 설명된 발명의 방식으로 카메라 장치(12)와 조명장치(22)를 캘리브레이션/동기화하는 이전 단계를 포함할 수 있다.
그런 후, 방법(40)은 블록(42)에서 소정의 스트로브 주파수에서 스트로브 방식으로 관찰되는 현장을 향하여 소정의 파장으로 광자를 방사하는 단계를 포함한다. 이 단계는 적절한 셔터 및/또는 다른 수단을 사용하여 상술한 바와 같이 장치(22)를 제어함으로써 수행될 수 있다.
방법(40)은 단계(42)와 동시에, 상술한 바와 같이 카메라 장치(12)을 통해 스트로브 주파수와 연관된 프레임 레이트에서 관찰중인 현장으로부터 블록(44)에서 적외선 이미지를 획득하는 단계를 포함한다. 이러한 방식으로, 교대로 연속적인 방식으로, 능동 이미지는 조명장치(22)의 ON 상태 동안 획득되고, 수동 이미지는 조명 이미지 장치(22)의 OFF 상태 동안 획득되며, 교대로 연속적인 방식으로라는 획득한다는 뜻은 수동 이미지 이후에 능동 이미지를 획득하고, 도 3에 도시된 바와 같이 그 반대의 경우도 마찬가지로 획득한다는 뜻이다.
방법(40)은 블록(46)에서 데이터 저장장치 또는 수단에 관찰중인 현장(14)으로부터 획득된 적어도 하나의 이전 프레임을 저장하는 단계를 포함한다. 방법(40)은 블록(48)에서 상술한 바와 같은 처리 수단(24)을 통해 저장된 적어도 하나의 이전 프레임과 함께 획득된 적어도 하나의 현재 프레임을 비교하여, 블록(50)에서 상기 비교에 응답하여 출력신호를 생성하는 단계를 포함한다. 다시 말해, 방법(40)은 능동 및 수동 적외선 프레임을 비교하는 단계를 포함한다. 비교되는 이들 능동 및 수동 프레임은 현재의 능동/수동 적외선 프레임이 이전에 포착된 이전의 수동/능동 적외선 프레임과 비교되는 시간적 방식으로 캡처되고 비교된다.
상기 비교하는 단계는 현재와 이전 프레임 사이의 차이, 및 상술한 바와 같이 타겟 가스에 의해 흡수되는 플럭스의 양을 결정하는 것일 수 있다. 이는 이전 프레임으로부터 현재 프레임을 빼거나 그 반대로도 마찬가지로 달성될 수 있고, 출력신호가 현재 프레임과 이전 프레임 사이의 차이를 나타내며, 따라서 피감지 가스에 의해 흡수되는 플럭스의 양을 나타낸다.
방법(40)은 블록(52)에서 특정한 소정 가스의 감지를 용이하게 하기 위해 적어도 생성된 출력신호에 기초하여 디스플레이 장치(26) 상에 출력 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함한다. 특히, 위에서 언급된 바와 같이, 단계(52)는 단계(50)로부터 생성된 출력신호를 나타내는 컬러 코딩된 이미지와 같은 IR 이미지 또는 다른 처리된 이미지를 획득된 가시 비디오 이미지 상에 오버레이하여 상기 오버레이로부터 관찰(14) 중인 현장에 가스가 있다는 것을 해석할 수 있도록 하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 출력신호는 사용시 있다면 가스 누출의 가시화를 용이하게 하도록 피감지 가스에 의해 흡수된 플럭스에 대응하는 픽셀이 컬러를 띄는 처리된 이미지일 수 있다.
방법(40)은 현장(14)의 검사가 완료될 때까지 반복될 수 있다. 다시 말해서, 방법(40)은 검사 세션이 끝날 때까지 반복될 수 있다.
시스템(10)은 현장(14)의 사진 및 비디오를 저장하기 위한 대용량 저장장치를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이들 사진 및 비디오는 디스플레이되거나 재생되거나 디스플레이 또는 추후 재생될 다른 장치로 전송될 수 있다.
시스템(10)은 출력 이미지를 다른 장치 또는 시스템으로 실시간 전송하는 장치(비디오 스트리밍)를 포함할 수 있다.
시스템(10)은 예를 들어 시스템(10)과 관련된 적절한 제어기 및 수신기를 통해 원격 제어되는 수단을 가질 수 있으며, 수신기는 (예를 들어, 원격 컨트롤러로부터 무선으로) 제어기로부터 제어 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 구성되고, 이에 의해 시스템(10)의 작동을 제어한다.
도 7은 기기가 본 명세서에 언급된 하나 이상의 방법 중 어느 하나를 수행하?? 하기 위한 명령어 세트가 실행될 수 있는 컴퓨터 시스템(100)의 예에 있는 기기의 개략도를 도시한 것이다. 다른 예에서, 기기는 독립형 디바이스로서 동작하거나 다른 기기에 연결(예를 들어, 네트워크로 연결)될 수 있다. 네트워크화된 예시적인 실시예에서, 기기는 서버-클라이언트 네트워크 환경에서 서버 또는 클라이언트 장치의 용량내에서 또는 피어 투 피어(또는 분산) 네트워크 환경에서 피어 머신으로서 작동될 수 있다. 기기는 개인용 컴퓨터(PC), 태블릿 PC, 셋톱 박스(STB), 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 휴대폰, 웹 어플라이언스, 네트워크 라우터, 스위치 또는 브리지 또는 해당 기기가 수행할 조치를 지정하는 (순차적 또는 다른 방식의) 명령어 세트를 실행할 수 있는 임의의 기기일 수 있다. 또한, 편의상 하나의 기기만이 도시되어 있지만, "기기"라는 용어는 본 명세서에서 언급된 방법 중 어느 하나 이상을 수행하기 위해 명령어 세트(또는 복수 세트)를 개별적으로 또는 공동으로 실행하는 가상 기기를 포함하여 임의의 기기 집합을 포함하는 것으로 간주되어야 한다.
여하튼, 예시적인 컴퓨터 시스템(100)은 버스(108)를 통해 서로 통신하는 프로세서(102)(예를 들어, 중앙 처리 수단(CPU), 그래픽 처리 수단(GPU) 또는 둘 다), 메인 메모리(104) 및 정적 메모리(106)를 포함한다. 컴퓨터 시스템(100)은 비디오 디스플레이 유닛(110)(예를 들어, 액정 디스플레이(LCD) 또는 음극선관(CRT))을 더 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(100)은 또한 문자숫자 입력 장치(112)(예를 들어, 키보드), 사용자 인터페이스(UI) 내비게이션 장치(114)(예를 들어, 마우스 또는 터치 패드), 디스크 드라이브 유닛(116), 신호 생성 장치(118)(예를 들어, 스피커) 및 네트워크 인터페이스 장치(120)를 포함한다.
디스크 드라이브 유닛(16)은 설명된 방법들 또는 기능들 중 임의의 하나 이상에 의해 구현되거나 이용되는 하나 이상의 명령어 세트 및 데이터 구조(예를 들어, 소프트웨어(124))를 저장하는 기계 판독가능 매체(122)를 포함한다. 소프트웨어(124)는 또한 컴퓨터 시스템(100), 메인 메모리(104) 및 또한 기계 판독가능 매체를 구성하는 프로세서(102)에 의한 실행 동안 메인 메모리(104) 내에 및/또는 프로세서(102) 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주할 수 있다.
소프트웨어(124)는 또한 다수의 공지된 전송 프로토콜(예를 들어, HTTP) 중 어느 하나를 사용하여 네트워크 인터페이스 장치(120)를 통해 네트워크(126)를 통해 전송되거나 수신될 수 있다.
기계 판독가능 매체(122)가 예시적인 실시예에서 단일 매체인 것으로 도시되어 있지만, "기계 판독가능 매체"라는 용어는 하나 이상의 명령어 세트를 저장하는 단일 매체 또는 다중 매체(예를 들어, 중앙 집중식 또는 분산 데이터베이스, 및/또는 관련 캐시 및 서버)를 가리킬 수 있다. "기계 판독가능 매체"라는 용어는 또한 기계에 의해 실행되는 명령어 세트를 저장, 인코딩 또는 운반할 수 있고 기기로 하여금 본 발명의 임의의 하나 이상의 방법론을 수행하게 하거나, 그러한 명령어 세트에 의해 사용되거나 명령어 세트와 관련된 데이터 구조를 저장, 인코딩 또는 운반할 수 있는 임의의 매체를 포함하는 것으로 간주될 수 있다. "기계 판독가능 매체"라는 용어는 고체 상태 메모리, 광학 및 자기 매체, 및 반송파 신호를 포함하지만 이에 국한되지는 않는다.

Claims (37)

  1. 관찰중인 현장에서 소정의 가스를 감지하기 위한 시스템(10)으로서,
    상기 시스템(10)은:
    소정의 프레임 레이트에서 관찰중인 현장의 적외선 이미지를 획득하도록 구성된 적외선 카메라 장치(12);
    소정 파장의 광자를 관찰중인 현장에 방사하도록 구성된 조명장치(22); 및
    처리 수단(24);을 구비하고,
    상기 조명장치(22)는 소정 파장의 광자가 관찰중인 현장에 방사되는 ON 상태와 소정 파장의 광자가 관찰되는 현장에 방사되지 않는 OFF 상태 사이에 소정의 스트로브 주파수로 스트로브되고, 상기 조명장치(22)의 스트로브 주파수는 소정의 프레임 레이트에서 교번하는 방식으로 상기 조명장치(22)의 ON 상태 동안 적외선 카메라 장치(12)에 의해 능동 적외선 이미지가 획득되고, 상기 조명장치(22)의 OFF 상태 동안 적외선 카메라 장치(12)에 의해 수동 적외선 이미지가 획득되도록, 적외선 카메라 장치(12)의 소정 프레임 레이트와 관련되며,
    상기 처리 수단(24)은:
    적외선 카메라 장치(12)에 의해 획득된, 능동 적외선 이미지 또는 수동 적외선 이미지 중 하나인 적어도 하나의 이전 적외선 이미지를 저장하도록 구성된 데이터 저장장치;
    적외선 카메라 장치(12)에 의해 획득된 적어도 하나의 현재 적외선 이미지를 데이터 저장장치에 저장된, 능동 적외선 이미지 또는 수동 적외선 이미지 중 하나인 적어도 하나의 이전 적외선 이미지와 비교하고 상기 비교에 응답하여 출력신호를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서;
    상기 처리 수단에 의해 생성된 출력신호에 기초하여 출력 이미지를 디스플레이하여, 사용 시 특정 소정 가스의 감지를 용이하게 하도록 구성된 디스플레이 장치(26);를 구비하고,
    상기 프로세서는 적어도 하나의 현재 능동/수동 적외선 이미지와 적어도 하나의 이전 능동/수동 적외선 이미지 간의 차이 및 그에 따른 피감지 가스에 의해 흡수된 유량을 결정하는 것에 의해, 적어도 하나의 현재 능동/수동 적외선 이미지와 적어도 하나의 이전 능동/수동 적외선 이미지를 비교하도록 구성되고, 상기 출력 신호는 현재 능동/수동 적외선 이미지와 이전 능동/수동 적외선 이미지 간의 차이를 나타내는, 가스를 감지하기 위한 시스템(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 적어도 하나의 현재 능동/수동 적외선 이미지와 적어도 하나의 이전 능동/수동 적외선 이미지를 서로 빼서, 적어도 하나의 현재 능동/수동 적외선 이미지와 적어도 하나의 이전 능동/수동 적외선 이미지를 비교하도록 구성되는, 가스를 감지하기 위한 시스템(10).
  3. 제 1 항에 있어서,
    프레임 레이트가 소정의 스트로브 주파수와 관련되는 점에서 상기 소정의 프레임 레이트는 상기 소정의 스트로브 주파수와 관련되고, 상기 적외선 카메라 장치(12)가 스트로브 주파수의 각 스트로빙 싸이클에서 다수의 능동 및 수동 적외선 이미지들을 획득하도록, 소정의 프레임 레이트는 소정의 스트로브 주파수의 배수인, 가스를 감지하기 위한 시스템(10).
  4. 제 1 항에 있어서,
    소정의 프레임 레이트는 소정의 스트로브 주파수의 짝수 배인 점에서 상기 소정의 프레임 레이트는 상기 소정의 스트로브 주파수와 관련되고, 상기 소정의 프레임 레이트는 소정의 스트로브 주파수의 적어도 2배 또는 4배이고,
    상기 처리 수단(24)은 조명 장치(22)의 하나의 스트로빙 사이클에서 같은 수의 능동 및 수동 적외선 이미지를 비교하도록 구성되는, 가스를 감지하기 위한 시스템(10).
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 수단(24)은 조명 장치(22)의 하나의 사이클에서 캡쳐된 하나 이상의 능동 및 수동 적외선 이미지를 비교하도록 구성되는, 가스를 감지하기 위한 시스템(10).
  6. 제 1 항에 있어서,
    출력신호는 적어도 하나의 현재 적외선 이미지와 적어도 하나의 이전 적외선 이미지 간의 차이(들)를 나타내는 처리된 출력 이미지에 대응하고, 상기 처리된 출력 이미지는 피감지 가스에 의해 흡수된 유량을 나타내는, 가스를 감지하기 위한 시스템(10).
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적외선 카메라 장치는 연속적으로 적외선 비디오 이미지를 획득하도록 구성된 적외선 비디오 카메라 장치이고,
    상기 시스템은 관찰중인 현장의 가시광 이미지를 획득하도록 구성된 가시광 카메라 장치를 포함하고, 적외선 카메라 장치와 가시광 카메라 장치는 실질적으로 동일 또는 유사한 시계(視界)를 가지며, 상기 가시광 카메라 장치는 가시광 비디오 이미지를 획득하도록 구성된 가시광 비디오 카메라 장치이고,
    상기 처리 수단은 생성된 출력신호를 가시광 카메라 장치로부터 출력과 결합하여 관찰중인 현장의 가시 이미지 상에 중첩된 관찰중인 현장의 적외선 이미지를 나타내는 조합 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 조합 신호는 디스플레이 장치에 의해 디스플레이된 출력 이미지에 대응하는, 가스를 감지하기 위한 시스템(10).
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명장치(22)는 적외선 조명장치 및 레이저를 포함하는 그룹으로부터 선택되고, 상기 적외선 조명장치는 가열된 전기 필라멘트 수단의 형태이고, 레이저는 양자 캐스케이드 레이저의 형태인, 가스를 감지하기 위한 시스템(10).
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템의 적어도 하나의 구성요소를 수용하는 하우징을 더 포함하고,
    상기 하우징은 적외선 카메라 장치의 적어도 하나의 구성요소를 둘러싸기 위한 단열 컴파트먼트를 정의하고, 시스템은 하우징에 있는 시스템의 적어도 하나의 구성요소를 냉각시키기에 적합한 냉각 장치를 포함하고; 또는
    상기 디스플레이 장치가 하우징 내에 제공되고, 상기 하우징은 디스플레이 장치와 정렬된 아이피스를 포함하여 사용자가 아이피스를 통해 하우징 내에서 디스플레이 장치를 볼 수 있게 하고; 또는
    상기 시스템은 사용자가 관찰중인 현장에 상기 시스템을 배향시키는 것을 돕기 위해 레이저 포인터를 포함하는; 가스를 감지하기 위한 시스템(10).
  10. 소정 파장의 광자는 관찰중인 현장에 방사되고, 소정 파장의 광자는 소정의 스트로브 주파수에 따라 교번하는 방식으로 관찰중인 현장에 방사되지 않도록 소정 파장의 광자를 소정의 스트로브 주파수에서 스트로브 방식으로 관찰중인 현장에 방사하는 단계(42);
    소정의 프레임 레이트로 관찰중인 현장으로부터 적외선 이미지를 획득하는 단계(44);
    관찰중인 현장으로부터 획득된, 능동 적외선 이미지 또는 수동 적외선 이미지 중 어느 하나인 적어도 하나의 이전 적외선 이미지를 저장하는 단계(46);
    적어도 하나의 현재 적외선 이미지와 적어도 하나의 이전 적외선 이미지 간의 차이를 결정함으로써, 획득된 적어도 하나의 현재 적외선 이미지와 저장된 능동 적외선 이미지 또는 수동 적외선 이미지 중 어느 하나인 적어도 하나의 이전 적외선 이미지를 비교하는 단계(48);
    상기 비교에 응답하여 출력신호를 생성하는 단계(50); 및
    특정한 소정의 가스의 감지를 용이하게 하기 위해 생성된 출력신호에 적어도 기초하여 디스플레이 장치 상에 출력 이미지를 디스플레이하는 단계(52);를 포함하고,
    소정의 프레임 레이트는 소정 파장의 광자가 관찰중인 현장에 방사되는 동안 능동 적외선 이미지가 획득되고, 소정 파장의 광자가 관찰중인 현장에 방사되지 않는 동안 수동 적외선 이미지가 획득되도록 소정의 프레임 레이트에서 교번하는 방식으로 소정의 스트로브 주파수와 관련있고,
    상기 비교하는 단계(48)는 적어도 하나의 현재 능동/수동 적외선 이미지와 적어도 하나의 이전 능동/수동 적외선 이미지 간의 차이 및 그에 따른 피감지 가스에 의해 흡수된 유량을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 출력신호는 현재 능동/수동 적외선 이미지와 이전 능동/수동 적외선 이미지 간의 차이를 나타내는, 소정의 가스를 감지하는 방법(40).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 비교하는 단계(48)는 이전 능동/수동 적외선 이미지로부터 현재 능동/수동 적외선 이미지를 빼거나 현재 능동/수동 적외선 이미지로부터 이전 능동/수동 적외선 이미지를 빼는 단계를 포함하고, 상기 출력신호는 현재 능동/수동 적외선 이미지와 이전 능동/수동 적외선 이미지 간의 차이 및 그에 따른 피감지 가스에 의해 흡수된 유량을 나타내는, 소정의 가스를 감지하는 방법(40).
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 방법(40)은 사전결정된 기간 동안 현장을 향하여 소정 파장의 광자를 방출하는 단계와 동시에 상기 현장의 적어도 하나의 능동 적외선 이미지를 획득하는 단계, 및 사전결정된 기간 동안 현장을 향하여 소정 파장의 광자를 방출하지 않는 단계와 동시에 상기 현장의 적어도 하나의 수동 적외선 이미지를 획득하는 단계를 포함하고, 능동 및 수동 이미지는 소정의 프레임 레이트로 획득되며, 광자가 현장을 향해 방사되거나 되지 않는 사전결정된 기간은 소정의 스트로브 주파수에 기초하는, 소정의 가스를 감지하는 방법(40).
  13. 제 10 항에 있어서,
    소정의 프레임 레이트는 소정의 스트로브 주파수의 배수라는 점에서 상기 소정의 프레임 레이트는 상기 소정의 스트로브 주파수와 관련되고, 상기 방법은 하나 이상의 능동 및 수동 적외선 이미지를 비교하는 단계를 포함하는, 소정의 가스를 감지하는 방법(40).
  14. 제 10 항에 있어서,
    소정의 프레임 레이트가 상기 소정의 스트로빙 주파수의 짝수 배라는 점에서 소정의 프레임 레이트는 소정의 스트로브 주파수와 관련되고, 상기 소정의 프레임 레이트는 소정의 스트로브 주파수의 두 배 또는 네 배인, 소정의 가스를 감지하는 방법(40).
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 방법은:
    관찰중인 현장의 가시광 이미지를 획득하는 단계;
    생성된 출력신호를 획득된 가시광 이미지를 나타내는 신호와 결합하여 관찰중인 현장의 가시 이미지 상에 중첩된 관찰중인 현장의 이미지를 나타내는 결합 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 결합 신호를 디스플레이 장치에 디스플레이하는 단계;를 포함하는, 소정의 가스를 감지하는 방법(40).
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