成像系统技术方案

提供了用于热成像和气体检测的改进技术。在一个示例中，成像系统(100)包括配置为使第一经滤波红外辐射通过的第一滤波器(131)集合，第一经滤波红外辐射包括与场景(170)的背景部分相关联的第一范围的热波长。该成像系统(100)还包括配置为使第二经滤波红外辐射通过的第二滤波器(131)集合，第二经滤波红外辐射包括与场景中存在的气体相关联的第二范围的热波长。第一范围和第二范围彼此独立。该系统(100)还包括传感器阵列(130)，该传感器阵列包括配置为分别接收第一经滤波红外辐射和第二经滤波红外辐射以采集分别对应于背景部分和气体的第一热图像和第二热图像的相邻的红外传感器。还提供了附加的系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】成像系统相关申请的交叉引用本专利申请要求于2016年12月5日提交并且题为“INFRAREDSENSORARRAYWITHALTERNATINGFILTERS”的62/430,283号美国专利申请的权益和优先权，该美国专利申请通过引用整体并入本文。
本技术总地涉及热成像，并且更具体地涉及使用热图像的气体检测。
技术介绍
在光学气体成像(OGI)领域中，采用各种技术来检测存在的气体。例如，特定气体可以在特定波长下以特征方式发射和/或吸收热辐射。可以采集场景的热图像并进行分析以确定存在或不存在某些波长的热辐射。通过将这些波长和与已知气体相关联的波长进行比较，可以确定特定意向气体的存在。当根据这样的技术对场景进行热成像时，通常优选去除与意向气体无关的背景辐射。在一些情况下，这可以在没有滤波的情况下进行。例如，可以采用某些操作来顺序减除采集的热图像并基于较小的帧到帧改变来检测气体的存在。不幸的是，这种减除可能去除与气体相关联的图像的不成比例的大部分，并且不能用于量化。其他技术依赖于滤波。例如，来自目标场景的热辐射可以由分束器接收并从其传递到分离的传感器阵列。这种方法允许对传感器阵列进行不同的滤波，并且可以独立地校准传感器阵列的整合周期，使得来自不同传感器阵列的所得的图像彼此平衡。不幸的是，这种方法需要分束器与检测器阵列之间的准确对准(例如，光学、机械和时间对准)，以避免由例如系统部件的振动、由不同阵列所采集的图像的时间未对准以及其他因素引起的错误图像。因此，这样的系统通常成本高，需要高功率，并且实施起来相对大且重。在另一种基于滤波器的方法中，热辐射可以由分离的检测器阵列独立地接收，而不使用分束器。尽管这减少了先前论述的方法的一些复杂性并且类似地允许检测器阵列的独立滤波和校准，但是由分离的检测器阵列采集的热图像仍然将表现出相对于彼此的视差。此外，该方法仍然受到上述各种对准、成本、功率和尺寸限制。因此，需要一种改进的热成像方法，其允许可靠地采集目标场景的多个热图像以允许精确且可靠的气体检测。
技术实现思路
提供了用于热成像和气体检测的改进技术。单个焦平面阵列(FPA)的不同红外传感器(例如，检测器)可以通过彼此交错并且分布在FPA的全部红外传感器上的至少两种类型的滤波器来分别滤波。因此，相邻的红外传感器可以采集彼此空间对准和时间对准的不同热图像。例如，可以利用不同的光谱带来实施滤波器，以采集热图像中的不同特征(例如，一个图像中的意向气体和另一图像中的场景的背景部分)。这样的图像可以有利地用于以改进的精度和高置信度检测气体的存在。在一个实施例中，一种系统包括：第一滤波器集合，其配置为使第一经滤波红外辐射通过，第一经滤波红外辐射包括与场景的背景部分相关联的第一范围的热波长；第二滤波器集合，其配置为使第二经滤波红外辐射通过，第二经滤波红外辐射包括与场景中存在的气体相关联的第二范围的热波长，其中，第一范围与第二范围彼此独立；和传感器阵列，其包括配置为分别接收第一和第二经滤波红外辐射以采集分别对应于背景部分和气体的第一和第二热图像的相邻的红外传感器。在另一实施例中，一种方法包括通过第一滤波器集合使第一经滤波红外辐射通过，第一经滤波红外辐射包括与场景的背景部分相关联的第一范围的热波长；通过第二滤波器集合使第二经滤波红外辐射通过，第二经滤波红外辐射包括与场景中存在的气体相关联的第二范围的热波长，其中，第一范围和第二范围彼此独立；由传感器阵列的相邻的红外传感器分别接收第一和第二经滤波红外辐射；和响应于接收到的第一和第二经滤波红外辐射，通过相邻的红外传感器分别采集分别对应于背景部分和气体的第一和第二热图像。本技术的范围由权利要求来限定，这些权利要求通过引用并入本章。通过考虑以下对一个或多个实施例的详细描述，将向本领域技术人员提供对本技术实施例的更完整的理解以及对其附加优点的实现。将参照首先将被简要描述的所附附图。附图说明图1示出根据本公开的实施例的成像系统的框图。图2示出根据本公开的实施例的图像采集部件的框图。图3示出根据本公开的实施例的滤波器和若干采集图像的主视图。图4示出根据本公开的实施例的设置在红外传感器前方并接收来自场景的红外辐射的滤波器的侧视图。图5示出根据本公开的实施例的若干滤波响应曲线图。图6示出根据本公开的实施例的在各种波长下接收的红外辐射。图7示出根据本公开的实施例的使用交替滤波器进行热成像的过程。通过参照以下的详细描述来最佳地理解本技术的实施例及其优点。应当理解，相同的附图标记用于标识在一个或多个附图中示出的相同元件。具体实施方式根据本文所论述的各种实施例，可以使用具有与阵列的传感器相关联并分布在阵列的传感器上的至少两种不同类型的滤波器的传感器阵列来进行气体检测。例如，在一些实施例中，这样的滤波器可以以交替的方式分布，使得阵列的相邻传感器与不同的滤波器相关联。例如，滤波器类型可以在行、列或两者之间交替(例如，以棋盘模式)。结果，传感器阵列可以同时有效地采集场景的至少两个不同滤波的图像。例如，第一图像可以包括与接收由一种滤波器类型滤波的热辐射的传感器相关联的像素，并且第二图像可以包括与接收由另一种滤波器类型滤波的热辐射的传感器相关联的像素。通过实施对应于不同独立光谱带(例如，波长范围)的至少两个独立滤波器集合，可以使用所采集的图像来检测意向气体。例如，一个“气体滤波器”集合可以对与气体相关联的波长进行滤波，以提供具有与传感器阵列在该气体波长下的响应相对应的像素的一个热图像(例如，由对应的“气体像素”组成的“气体图像”)。另一“无气体滤波器”集合可以对与场景的背景辐射相关联的波长进行滤波，以提供具有与传感器阵列在该背景波长下的响应相对应的像素的另一热图像(例如，由对应的“无气体像素”组成的“无气体图像”)。这种布置与传统的单滤波器方法形成对比，在传统的单滤波器方法中，可以仅对阵列的传感器的一部分进行滤波。在这种单滤波器方法中，仅对传感器的子集进行滤波以生成用于识别背景辐射的图像，而其余的未滤波的传感器用于生成用于识别意向气体的图像。因此，未滤波的传感器接收宽波长范围的红外辐射，而经滤波的传感器仅接收红外辐射的滤波部分。这可能导致阵列的经滤波的和未滤波的传感器的响应中的显著差异。在这种情况下，必须对未滤波的和经滤波的传感器实施不同的整合周期和相关校准。因此，来自经滤波的和未滤波的图像的图像可能不会同时被完全采集。此外，在传统的单滤波器方法中，由经滤波的和未滤波的传感器接收的热辐射的波长通常存在显著的重叠。例如，背景辐射滤波器仍然可以至少通过与意向气体相关联的波长的子集。因此，存在于成像场景中的气体可以引起经滤波和未滤波的传感器两者响应。这会显著地复杂化并降低使用经滤波和未滤波的图像的气体可视化和量化过程的精度。例如，未滤波的图像可能对应于宽范围的波长，导致低的气体对比度。此外，经滤波的图像可能由于其窄带而表现出高的噪声等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成像系统，包括：/n第一滤波器集合，其配置为使第一经滤波红外辐射通过，所述第一经滤波红外辐射包括与场景的背景部分相关联的第一范围的热波长；/n第二滤波器集合，其配置为使第二经滤波红外辐射通过，所述第二经滤波红外辐射包括与所述场景中存在的气体相关联的第二范围的热波长，其中，所述第一范围与所述第二范围彼此独立；和/n传感器阵列，其包括相邻的红外传感器，所述相邻的红外传感器配置为分别接收所述第一经滤波红外辐射和所述第二经滤波红外辐射，以采集分别对应于所述背景部分和所述气体的第一热图像和第二热图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20161205 US 62/430,2831.一种成像系统，包括：
第一滤波器集合，其配置为使第一经滤波红外辐射通过，所述第一经滤波红外辐射包括与场景的背景部分相关联的第一范围的热波长；
第二滤波器集合，其配置为使第二经滤波红外辐射通过，所述第二经滤波红外辐射包括与所述场景中存在的气体相关联的第二范围的热波长，其中，所述第一范围与所述第二范围彼此独立；和
传感器阵列，其包括相邻的红外传感器，所述相邻的红外传感器配置为分别接收所述第一经滤波红外辐射和所述第二经滤波红外辐射，以采集分别对应于所述背景部分和所述气体的第一热图像和第二热图像。


2.根据权利要求1所述的成像系统，其中：
所述第一滤波器集合和所述第二滤波器集合布置为交替的棋盘模式；并且
所述相邻的红外传感器配置为根据所述棋盘模式分别接收所述第一经滤波红外辐射和所述第二经滤波红外辐射。


3.根据权利要求2所述的成像系统，其中，所述棋盘模式将所述第一热图像和所述第二热图像彼此对准，以去除所述第一热图像与所述第二热图像之间的视差。


4.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述第一范围和所述第二范围不重叠并且彼此分离，以增加所述第一热图像和...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉宁·哈格曼，玛塔·巴伦辛西伯格，
申请(专利权)人：前视红外系统股份公司，菲力尔系统公司，
类型：新型
国别省市：瑞典;SE