[發明專利]阿基米德螺旋線推掃濾光差分氣體泄漏紅外成像方法

有效

• 申請號: 201310309389.3
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103353380A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 王嶺雪;薛唯;蔡毅;羅秀麗;唐璟;張世玉;高岳;張小水;王書潛
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01M3/04
• 分類號: G01M3/04;G01N21/35;G02B5/20
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;仇蕾安

1.一種阿基米德螺旋線推掃濾光差分氣體泄漏紅外成像方法，該方法適用于讀出方式為逐行讀出的紅外焦平面探測器，其特征在于，該方法包括如下具體步驟：

步驟一、設計一個具有兩個濾光片和兩個擋光片的濾光盤；

濾光盤上濾光片和擋光片的形狀均由阿基米德螺旋線確定，且兩濾光片和兩擋光片沿濾光盤圓周方向交替布設；

其中所述濾光片為背景濾光片和泄漏氣體濾光片；

所述背景濾光片透過的光譜范圍不包含最強吸收峰λp，泄漏氣體濾光片透過的光譜范圍包含最強吸收峰λp，所述λp為待測泄漏氣體在紅外焦平面探測器工作波段內的最強吸收峰；所述兩片擋光片的其中一片為高發射率擋光片，另一片為低發射率擋光片；

步驟二、在利用紅外焦平面探測器對待測泄漏氣體進行紅外成像時，利用所述具有4個濾光片的濾光盤對紅外焦平面探測器進行推掃，則泄漏氣體濾光片完全掃過紅外焦平面探測器時獲得泄漏氣體圖像，背景濾光片完全掃過紅外焦平面探測器時獲得背景圖像，兩片擋光片分別完全掃過紅外焦平面探測器時獲得擋光圖像A和擋光圖像B；

步驟三、將泄漏氣體圖像分別與擋光圖像A和擋光圖像B進行差分運算，將兩次差分運算的結果取平均獲得去除盲元的泄漏氣體圖像；

將背景圖像分別與擋光圖像A和擋光圖像B進行差分運算，將兩次差分運算的結果取平均獲得去除盲元的背景圖像；

步驟四、對擋光圖像A和擋光圖像B進行灰度差異分析，獲得非均勻校正模型，利用該非均勻校正模型對去除盲元的泄漏氣體圖像和去除盲元的背景圖像分別進行非均勻性校正；

步驟五、將校正后的泄漏氣體圖像和背景圖像進行差分運算，獲得最終圖像。

2.如權利要求1所述的一種阿基米德螺旋線推掃濾光差分氣體泄漏紅外成像方法，其特征在于，所述步驟一采用如下具體步驟設計濾光盤：

步驟101、計算用于確定濾光片和擋光片形狀的阿基米德螺旋線的線形；

以濾光盤的圓心作為坐標原點，建立濾光盤上阿基米德螺旋線的極坐標表達式為：

r＝χθ

其中，r是極徑，θ是極角，χ是比例系數；

取：

χ=2pm2+n2π]]>

其中，p為紅外焦平面探測器的像元間距，m×n為紅外焦平面探測器的像元規模；

步驟102、確定濾光盤的半徑；

計算濾光盤有效濾光區的最小半徑，令濾光盤中阿基米德螺旋線的最小極徑為r_min：

rmin=π3χ]]>

濾光盤有效濾光區的最小半徑R₁為：R₁=r_min+AC；

紅外焦平面探測器為矩形ABCD，所述AC為矩形ABCD的對角線長度；

選擇濾光盤有效濾光區半徑R₀≥R₁，濾光盤有效濾光區半徑R₀加上支撐結構和同步信號孔大小后作為最終的濾光盤半徑R。

3.如權利要求1所述的一種阿基米德螺旋線推掃濾光差分氣體泄漏紅外成像方法，其特征在于，所述高發射率擋光片的發射率大于0.95，所述低發射率擋光片的發射率低于高發射率擋光片的發射率。

4.如權利要求1所述的一種阿基米德螺旋線推掃濾光差分氣體泄漏紅外成像方法，其特征在于，所述獲得非均勻校正模型的具體過程為：

步驟301、建立非均勻校正模型即：

Y_ij＝G_ijX_ij+O_ij

其中Y_ij為像元(i,j)的校正響應值，X_ij為像元(i,j)的響應值，G_ij為校正增益，O_ij為校正偏移量；

步驟302、假設擋光圖像A中各像元的理想響應值均為V_A，擋光圖像B中各像元的理想響應值均為V_B：

VA=GijXij(A)+OijVB=GijXij(B)+Oij]]>

X_ij(A)為擋光圖像A中像元(i,j)的響應值，X_ij(B)為擋光圖像B中像元(i,j)的響應值；

其中，V_A、V_B分別為：

VA=Σi=1MΣj=1NXij(A)m×n]]>??VB=Σi=1MΣj=1NXij(B)m×n]]>

則求解出校正增益G_ij和校正偏移量O_ij為：

Gij=VA-VBXij(A)-Xij(B)Oij=VAXij(B)-VBXij(A)Xij(B)-Xij(A);]]>

由此獲得非均勻校正模型。