确定红外相机检测气体泄露量临界值的方法及设备转让专利
申请号 : CN202110252746.1
文献号 : CN112634271B
文献日 : 2021-06-18
发明人 : 蔡李靖 , 陈林森
申请人 : 南京智谱科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.确定红外相机检测气体泄露量临界值的方法,其特征在于,包括:将气室内的空气排出,向气室内充入若干组待测气体,获取每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值;
将每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值的均值与对应的浓度乘长积拟合,得到红外相机理想像素值与浓度乘长积的曲线;
根据每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值,得到红外相机平均噪声值;
获取浓度乘长积为零时的红外相机理想像素值,结合所述红外相机平均噪声值,得到红外相机检测气体泄露量的临界值;
所述红外相机理想像素值与浓度乘长积的曲线为:其中, 为红外相机理想像素值;A为背景辐射量乘数项系数;B为吸收量非线性项系数;C为偏置项系数;e为自然常数; 为浓度乘长积;
所述根据每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值,得到红外相机平均噪声值:其中, 为红外相机平均噪声值;n为组数的指标变量;r为照片/视频有效区域行数的指标变量;c为照片/视频有效区域列数的指标变量;i为同一组中拍摄张数的指标变量;j为同一组中拍摄张数的指标变量;row为有效区域行数;col为有效区域列数;N为组数;Val为每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值;T为同一组中拍摄的照片/视频的数量。
2.如权利要求1所述的确定红外相机检测气体泄露量临界值的方法,其特征在于,所述步骤“获取每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值”进一步包括:根据每组待测气体照有效区域片的红外相机像素值和气室玻璃透射率得到每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值;所述根据红外相机像素值得到每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值为:
其中, y为红外相机像素值; 为玻璃透射率。
3.如权利要求2所述的确定红外相机检测气体泄露量临界值的方法,其特征在于,所述获取浓度乘长积为零时的红外相机理想像素值为:其中, 为浓度乘长积为零时的红外相机理想像素值。
4.如权利要求3所述的确定红外相机检测气体泄露量临界值的方法,其特征在于,所述结合所述红外相机平均噪声值,得到红外相机检测气体泄露量的临界值为:其中, 为红外相机检测气体泄露量的临界值。
5.一种确定红外相机检测气体泄露量临界值的系统,其特征在于,包括:气室,用于盛装待测气体;
红外相机,用于获取待测气体的照片/视频;
黑体,用于设定背景辐射温度;
照片/视频处理单元,用于实现如权利要求1至4任一权利要求所述的确定红外相机检测气体泄露量临界值的方法。
6.一种确定红外相机检测气体泄露量临界值的装置,其特征在于,包括:实际像素值模块,用于将气室内的空气排出,向气室内充入若干组待测气体,获取每组待测气体照片/视频,根据红外相机有效区域的像素值得到每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值;
曲线模块,用于将每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值的均值与对应的浓度乘长积拟合,得到红外相机理想像素值与浓度乘长积的曲线;
噪声值模块,用于根据每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值,得到红外相机平均噪声值;
临界值模块,用于获取浓度乘长积为零时的红外相机理想像素值,结合所述红外相机平均噪声值,得到红外相机检测气体泄露量的临界值;
所述红外相机理想像素值与浓度乘长积的曲线为:其中, 为红外相机理想像素值;A为背景辐射量乘数项系数;B为吸收量非线性项系数;C为偏置项系数;e为自然常数; 为浓度乘长积;
所述根据每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值,得到红外相机平均噪声值:其中, 为红外相机平均噪声值;n为组数的指标变量;r为照片/视频有效区域行数的指标变量;c为照片/视频有效区域列数的指标变量;i为同一组中拍摄张数的指标变量;j为同一组中拍摄张数的指标变量;row为有效区域行数;col为有效区域列数;N为组数;Val为每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值;T为同一组中拍摄的照片/视频的数量。
7.一种电子设备,其特征在于,包括:至少一个处理器、至少一个存储器和通信接口;其中,所述处理器、存储器和通信接口相互间进行通信;
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令,所述处理器调用所述程序指令,以执行权利要求1至4任一项权利要求所述的方法。
说明书 :
确定红外相机检测气体泄露量临界值的方法及设备
技术领域
背景技术
为先进的方法,但无法定量得知多大浓度的泄露可以检测到,即无法得知红外相机检测气
体泄露量的临界值。因此,开发一种确定红外相机检测气体泄露量临界值的方法及设备,可
以有效克服上述相关技术中的缺陷,就成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
获取每组待测气体照片/视频;根据红外相机像素值和玻璃透射率得到每组待测气体照片/
视频有效区域的实际像素值;将每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值的均值与
对应的浓度乘长积拟合,得到红外相机理想像素值与浓度乘长积的曲线;根据每组待测气
体照片/视频有效区域的实际像素值,得到红外相机平均噪声值;获取浓度乘长积为零时的
红外相机理想像素值,结合所述红外相机平均噪声值和外相机理想像素值与浓度乘长积的
曲线,得到红外相机检测气体泄露量的临界值。
实际像素值为:
量;j为同一组中拍摄张数的指标变量;row为有效区域行数;col为有效区域列数;N为组数;
T为同一组中拍摄的照片/视频的数量。
于设定背景辐射温度;照片/视频处理单元,用于实现如第一方面的方法实施例中任一实施
例所述的确定红外相机检测气体泄露量临界值的方法。
得到每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值;曲线模块,用于将每组待测气体照
片/视频有效区域的实际像素值的均值与对应的浓度乘长积拟合,得到红外相机理想像素
值与浓度乘长积的曲线;噪声值模块,用于根据每组待测气体照片/视频的实际像素值,得
到红外相机平均噪声值;临界值模块,用于获取浓度乘长积为零时的红外相机理想像素值,
结合所述红外相机平均噪声值,得到红外相机检测气体泄露量的临界值。
法。
一种实现方式所提供的确定红外相机检测气体泄露量临界值的方法。
得到红外相机理想像素值与浓度乘长积的曲线,获取浓度乘长积为零时的红外相机理想像
素值,结合红外相机平均噪声值,可以最终得到红外相机检测气体泄露量的临界值,对红外
相机检测泄露气体的功能实现定量分析。
更明显易懂,以下结合优选实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
明的一些实施例,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的附图。
具体实施方式
本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员
在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。另外,
本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合,以形成可行的技
术方案,这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束,但是必须是以本领域普通
技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时,应当认为这种
技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
体,获取每组待测气体照片/视频,根据红外相机像素值和玻璃透射率得到每组待测气体照
片/视频有效区域的实际像素值;将每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值的均值
与对应的浓度乘长积拟合,得到红外相机理想像素值与浓度乘长积的曲线;根据每组待测
气体照片/视频有效区域的实际像素值,得到红外相机平均噪声值;获取浓度乘长积为零时
的红外相机理想像素值,结合所述红外相机平均噪声值,得到红外相机检测气体泄露量的
临界值。
待测气体照片/视频有效区域的实际像素值,包括:
测量温度直至稳定,如25℃。往气室中充入氮气,直至气室内空气全部排出。采集一组照片/
视频,如300张照片/视频。往气室中充入待测气体,比如甲烷,调整氮气与甲烷流量大小,直
至浓度计中显示浓度满足设定浓度。第一次充浓度为40000ppm,则其浓度乘长积为
2000ppm*m。拍摄一组照片/视频。气室中分别充满浓度乘长积为4000ppm*m、6000ppm*m、
8000ppm*m、10000ppm*m、12000ppm*m、14000ppm*m、16000ppm*m、18000ppm*m、20000ppm*m的
气体。分别拍摄一组照片/视频。玻璃透射率为 ,则每组待测气体照片/视频的实际像素
值如式(1)所示。
线,包括:
中直线为拟合出的曲线,圆圈为试验点。
值,得到红外相机平均噪声值,包括:
量;j为同一组中拍摄张数的指标变量;row为有效区域行数;col为有效区域列数;N为组数;
T为同一组中拍摄的照片的数量或视频的帧数。
素值,包括:
体泄露量的临界值如式(5)所示。
外相机理想像素值与浓度乘长积的曲线,获取浓度乘长积为零时的红外相机理想像素值,
结合红外相机平均噪声值,可以最终得到红外相机检测气体泄露量的临界值,对红外相机
检测泄露气体的功能实现定量分析。
黑体508,用于设定背景辐射温度;照片/视频处理单元,用于实现如前述方法实施例中任一
实施例所述的确定红外相机检测气体泄露量临界值的方法。
509内浓度乘长积。具体设计成长为40cm,高为40cm,光路长度为5cm的立方体。气室509的长
和高要根据相机大小与黑体508大小设计,使得红外相机501摆放位置可以透过玻璃看到黑
体508靶面。四周开四个孔,进气孔504及进气孔505,出气孔506,浓度测量孔502。进气孔504
及进气孔505,分别为待测气体与保护气体,保护气体为氮气。上方开一个浓度测量孔502,
接浓度计,测量气体浓度。右侧开一个孔,为出气孔506。前后各设计一个玻璃孔503和玻璃
孔507安置可透中波或长波的玻璃,一般为锗玻璃或硅玻璃,安装的玻璃要求能够透过测量
气体的特征相应波段,且大小应根据气室厚度和相机视场角设计,应满足远离相机一侧的
玻璃覆盖相机可视区域。如果要测量甲烷气体,则设计为中波波段3μm 3.5μm,或长波波段6
~
μm 8.5μm。红外相机焦距为40mm,设计的锗玻璃直径为106mm,满足可视条件。安置件需要固
~
定玻璃,且为了均匀受力或可方便设计角度,需要设计压圈等结构件,如图6所示。如果需要
将玻璃倾斜角度,则需要设计第一固定角度斜板603和第二固定角度斜板605,各个部件的
安装顺序如图6所示,在气室509上首先安装前盖602,将第一固定角度斜板603安装在前盖
602上,将玻璃604安装在第一固定角度斜板603和第二固定角度斜板605之间,然后垫上橡
胶垫606,最后盖上压圈607。
块。基于这种现实情况,在上述各实施例的基础上,本发明的实施例提供了一种确定红外相
机检测气体泄露量临界值的装置,该装置用于执行上述方法实施例中的确定红外相机检测
气体泄露量临界值的方法。参见图2,该装置包括:
有效区域的实际像素值的均值与对应的浓度乘长积拟合,得到红外相机理想像素值与浓度
乘长积的曲线;噪声值模块,用于根据每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值,得
到红外相机平均噪声值;临界值模块,用于获取浓度乘长积为零时的红外相机理想像素值,
结合所述红外相机平均噪声值,得到红外相机检测气体泄露量的临界值。
一步得到红外相机理想像素值与浓度乘长积的曲线,获取浓度乘长积为零时的红外相机理
想像素值,结合红外相机平均噪声值,可以最终得到红外相机检测气体泄露量的临界值,对
红外相机检测泄露气体的功能实现定量分析。
于设置相应的功能模块,其原理与本发明提供的上述装置实施例的原理基本相同,只要本
领域技术人员在上述装置实施例的基础上,参考其他方法实施例中的具体技术方案,通过
组合技术特征获得相应的技术手段,以及由这些技术手段构成的技术方案,在保证技术方
案具备实用性的前提下,就可以对上述装置实施例中的装置进行改进,从而得到相应的装
置类实施例,用于实现其他方法类实施例中的方法。例如:
像素值得到每组待测气体照片/视频有效区域的实际像素值,包括:
像素值与浓度乘长积的曲线,包括:
气体照片/视频有效区域的实际像素值,得到红外相机平均噪声值,包括:
量;j为同一组中拍摄张数的指标变量;row为有效区域行数;col为有效区域列数;N为组数;
T为同一组中拍摄的照片的数量或视频的帧数。
积为零时的红外相机理想像素值,包括:
相机平均噪声值,得到红外相机检测气体泄露量的临界值,包括:
至少一个处理器(processor)301、通信接口(Communications Interface)304、至少一个存
储器(memory)302和通信总线303,其中,至少一个处理器301,通信接口304,至少一个存储
器302通过通信总线303完成相互间的通信。至少一个处理器301可以调用至少一个存储器
302中的逻辑指令,以执行前述各个方法实施例提供的方法的全部或部分步骤。
的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部
分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干
指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明
各个方法实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读
存储器(ROM,Read‑Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或
者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其
中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性
的劳动的情况下,即可以理解并实施。
述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该
计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指
令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施
例或者实施例的某些部分所述的方法。
以代表一个模块、程序段或代码的一部分,所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多
个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现方式中,方
框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个连续的方框实际
上可以基本并行地执行,有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意
的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行
规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的
组合来实现。
以做出若干改进和变动,这些改进和变动也视为本发明的保护范围。