一种基于傅里叶红外遥测阵列的车流排放污染物探测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于傅里叶红外遥测阵列的车流排放污染物探测方法，实现对机动车流污染物排放的高光谱成像，包括：公路两侧设置阵列光源

【技术实现步骤摘要】
一种基于傅里叶红外遥测阵列的车流排放污染物探测方法


[0001]本专利技术属于遥感检测领域，特别是涉及一种基于傅里叶红外遥测阵列的车流排放污染物探测方法
。

技术介绍

[0002]傅里叶变换红外
(Fourier TransformInfrared
，
FTIR)
光谱仪主要由红外光源
、
分束器
、
干涉仪
、
样品池
、
探测器
、
计算机数据处理系统
、
记录系统等组成，是干涉型红外光谱仪的典型代表，不同于色散型红外仪的工作原理，它没有单色器和狭缝，利用迈克尔逊干涉仪获得入射光的干涉图，然后通过傅里叶数学变换，把时间域函数干涉图变换为频率域函数图
。
[0003]傅里叶变换红外光谱仪通过使动镜在一定长度范围内连续等间距移动采集干涉图，从而获得检测目标的红外光谱图，为了得到图像中像元准确的光谱数据，这就要求在采集过程中检测目标具有时域不变性
。
[0004]现有机动车遥测系统均为单车单点遥测，主要目的是初筛路上行驶单车的尾气污染物排放是否达标
。
只能进行点对点的检测，至今无法实现对公路行驶机动车流排放污染物的面源分布情况的实时分析，同时目前的傅里叶变换红外光谱仪没有分光镜，造成了光的损耗，同时光信号的传输率更低
。
[0005]本产品即是针对公路行驶机动车流污染源排放大气污染物快速成像的迫切需求，设计的机动车流排放污染物的遥感探测方法，构建了面阵探测器系统，针对机动车流污染目标区域的大气利用主动傅里叶红外遥感阵列检测系统扫描获得整个目标区域的红外光谱，基于气体红外指纹光谱，定性判定气体成分，定量演算气体浓度，从而对污染气体浓度分布进行成像，实现了对污染气体分布的高时间
、
空间分辨率的全帧成像，具有公路机动车流排放污染物浓度分布可见视觉成像特点
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种基于傅里叶红外遥测阵列的车流排放污染物的探测方法，以解决上述现有技术存在的问题
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于傅里叶红外遥测阵列的车流排放污染物的探测方法，包括：
[0008]设置光源阵列
、
红外光谱仪和反射端，基于所述红外光谱仪和反射端进行公路气体数据采集，获得图像数据集；
[0009]基于预设公式计算所述图像数据集，获得气体运动轨迹图；
[0010]对所述气体运动轨迹图进行傅里叶变换处理，获得像素点红外光谱图；
[0011]根据已知气体光谱，将所述像素点红外光谱图和所述已知气体光谱进行相似性比较，定性判定气体成分，定量演算气体浓度，从而获得各像素点污染物类型和浓度；
[0012]通过定量分析技术获取污染气体二维分布，从而绘制平行于公路方向的机动车流
污染物排放的浓度分布平面图
。
[0013]优选地，所述设置红外光谱仪和反射端的过程包括：
[0014]所述红外光谱仪中的光源发射入射光至所述反射端，所述入射光进入反射端后进行准直镜准直，生成第一入射光；
[0015]所述反射端对所述第一入射光分为
N
束相干光，所述
N
束相干光经过反光镜反射至所述红外光谱仪，并基于所述红外光谱仪形成干涉条纹
。
[0016]优选地，所述获得图像数据集的过程包括：
[0017]基于所述红外光谱仪和反射端获取采集图像；
[0018]对所述采集图像进行逐帧分析后进行处理，获得所述图像数据集
。
[0019]优选地，所述获得气体运动轨迹图的过程包括：
[0020]基于所述图像数据集获取采集图像之间的相关图像，将所述相关图像进行分析值运算，获得逐帧变化图像；
[0021]将所述逐帧变化图像进行像素点分析，获得气体运动图
。
[0022]对所述气体运动图进行运动变化分析，获得所述气体运动轨迹图
。
[0023]优选地，所述获得像素点红外光谱图的过程包括：
[0024]对所述气体运动轨迹图中数据进行投影处理，获得气体分布情况图；
[0025]将所述气体分布情况图的每个点位进行傅里叶变换，获得变换图；
[0026]将所述变换图进行噪声去除，获得所述像素点红外光谱图
。
[0027]优选地，所述获得污染物类型和浓度的过程包括：
[0028]基于所述已知气体光谱和所述像素点红外光谱图确定比例因子和向量最小值；
[0029]基于所述向量最小值获取差分最小值；
[0030]对所述比例因子和所述差分最小值进行分析，获得所述污染物类型和浓度
。
[0031]优选地，所述获得公路污染物浓度平面分布图的过程包括：
[0032]通过定量分析技术获取污染气体二维分布，从而绘制平行于公路方向的机动车流污染物排放的浓度分布平面图
。
[0033]优选地，还包括：设置阈值，基于所述阈值对所述公路污染物预测结果进行判断，若所述公路污染物预测结果大于或等于阈值，则发出警告，并智能生成解决方案
。
[0034]本专利技术的技术效果为：
[0035]1.
本专利技术降低了光的损耗，而且通过干涉进一步增加了光的信号，因此到达检测器的辐射强度大，信噪比高；
[0036]2.
本专利技术中遥测系统为主动式傅里叶红外阵列遥测系统，不仅将光源和傅里叶变换红外光谱仪放置在公路同侧，减少了用电布设，同时阵列探测器系统还可以实时分析公路行驶机动车流排放污染物的面源分布情况，将机动车流污染可视化
。
[0037]3.
本专利技术中的傅里叶红外光谱仪通过采用傅里叶变换技术，可以实现对整个红外光谱范围的快速扫描
。
传统的红外光谱仪需要逐点地扫描波数范围，而傅里叶变换技术可以同时获取整个波数范围的光谱信息，大大提高了扫描速度
。
这使得傅里叶红外光谱仪成像在实时监测和快速图像获取方面具有优势
。
同时，傅里叶变换技术可以提供高分辨率的光谱信息
。
通过采集更多的光谱数据点，可以获取更详细和准确的红外光谱特征
。
附图说明
[0038]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定
。
在附图中：
[0039]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定
。
在附图中：
[0040]图1为本专利技术实施例中的公路污染物的探测示意图
。
具体实施方式
[0041]需要说明的是，在不冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于傅里叶红外遥测阵列的车流排放污染物探测方法，其特征在于，包括以下步骤：设置阵列光源
、
傅里叶红外光谱仪和反射端，基于所述红外光谱仪和反射端进行公路机动车排放气体数据采集，获得图像数据集；基于预设公式计算所述图像数据集，获得气体运动轨迹图；对所述气体运动轨迹图进行傅里叶变换处理，获得所述阵列光源区域内像素点红外光谱图；基于已知气体光谱，将所述像素点红外光谱图和所述已知气体光谱进行相似性比较，获得所述阵列光源区域内污染物类型和浓度，基于所述污染物类型和浓度绘制平行于公路方向的公路机动车流污染物排放的浓度分布平面图
。2.
根据权利要求1所述的基于傅里叶红外遥测阵列的车流排放污染物探测方法，其特征在于，所述设置阵列光源
、
红外光谱仪和反射端的过程包括：所述红外光谱仪中的阵列光源发射入射光至所述反射端，所述入射光进入反射端后进行准直镜准直，生成第一入射光；所述反射端将所述第一入射光分为
N
束相干光，所述
N
束相干光经过反光镜反射至所述红外光谱仪，并基于所述红外光谱仪形成干涉条纹
。3.
根据权利要求2所述的基于傅里叶红外遥测阵列的车流排放污染物探测方法，其特征在于，所述设置阵列光源
、
傅里叶红外光谱仪和反射端的过程还包括：将所述傅里叶红外光谱仪一一进行校准；启动所述傅里叶红外光谱仪，记录背景信号；基于所述背景信号将阵列光源
、
傅里叶红外光谱仪和反射端进行归一化校正
。4.
根据权利要求1所述的基于傅里叶红外遥测阵列的车流排放污染物探测方法，其特征在于，所述获得图像数据集的过程包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵静，邵社刚，刘志强，夏立爽，王赵明，赵森，王丹，王健，魏秋霜，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：