本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2012年11月6日、申請(qǐng)?zhí)枮?01210438704.8、發(fā)明名稱為“氣體可視化布局，設(shè)備以及方法”的中國專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

通常，本發(fā)明的實(shí)施例涉及氣體可視化領(lǐng)域。尤其是，本發(fā)明的不同實(shí)施例涉及使用紅外(ir)成像設(shè)備的氣體可視化。

背景技術(shù)：

紅外(ir)成像設(shè)備，例如ir照相機(jī)紅外熱像儀(ircameras)，可以被用來在多方面的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)氣體。舉例而言，ir照相機(jī)生產(chǎn)商flir具有一被用來發(fā)現(xiàn)許多不同氣體的冷卻氣體照相機(jī)。

使用ir技術(shù)來檢測(cè)和顯現(xiàn)氣體是困難的，因?yàn)閕r成像設(shè)備通常能夠在一放射性的ir圖像中檢測(cè)和表現(xiàn)65000熱量等級(jí)，但是在顯示中只有255種顏色用來表示這個(gè)數(shù)據(jù)。首先，現(xiàn)有技術(shù)中的氣體檢測(cè)傾向于成為消耗關(guān)于處理能力的資源，由于檢測(cè)呈現(xiàn)在ir圖像中的氣體需要復(fù)雜的操作。其次，在ir圖像中的氣體可視化還需要多種在高分辨率的放射性測(cè)量的ir圖像和顯示的ir圖像之間的轉(zhuǎn)化。雖然采用這些等級(jí)和跨度可以將這65000個(gè)等級(jí)中的一些較小部分顯現(xiàn)在255色度上，但這相當(dāng)耗費(fèi)時(shí)間，并且很難去調(diào)整呈現(xiàn)在圖像場(chǎng)景中的當(dāng)前氣體。而且，如果在圖像場(chǎng)景中各物體之間存在溫度上的大差別，那么那些具有相對(duì)小溫差的像素將被顯現(xiàn)成具有相同顏色，或者非常相似的顏色。從而，在圖像中氣體和周圍像素的色差可能不存在或非常小，這意味著，那將無法，或者非常困難，利用人眼在圖像中識(shí)別可視化的氣體。

相關(guān)技術(shù)的示例，請(qǐng)參見美國專利號(hào)5,656,813,美國專利號(hào)7,649,174,美國專利號(hào)5,656,813,以及美國專利號(hào)7,649,174。

盡管現(xiàn)有技術(shù)被指向氣體檢測(cè)，但由于常規(guī)方法需要太多的計(jì)算能力，無法提供精確的氣體檢測(cè)，和/或無法提供檢測(cè)到的氣體足夠可視化，從而，現(xiàn)有技術(shù)是有缺陷的。

因此，在被動(dòng)照相系統(tǒng)中仍舊需要改進(jìn)，從而為了加強(qiáng)在紅外吸收氣體云與背景之間的區(qū)別方面的檢測(cè)能力，并且同樣為了在計(jì)算有效的方面提高可視化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

于此揭示的方法，布局以及設(shè)備的實(shí)施例提供了用于對(duì)呈現(xiàn)在圖像或描繪場(chǎng)景中的氣體實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的可視化的技術(shù)。而且，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供了改進(jìn)的和/或計(jì)算簡便的氣體檢測(cè)。舉例而言，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以提供用于使用ir成像設(shè)備改進(jìn)的氣體檢測(cè)和/或可視化的方法以及裝置。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以提供優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，例如，提高了計(jì)算有效的氣體檢測(cè)和/或可視化，使得小密度氣體能被檢測(cè)到，使得氣體泄漏能被檢測(cè)到(例如，小或大的氣體泄漏)，提供簡單說明的氣體可視化，和/或?qū)崿F(xiàn)需求相對(duì)低的計(jì)算工作量。

根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，用于在描繪了一個(gè)場(chǎng)景的紅外(ir)圖像數(shù)據(jù)中的氣體檢測(cè)和可視化的方法，該方法包括在源于描繪了在第一時(shí)間實(shí)例的場(chǎng)景的第一ir圖像以及源于描繪了在第二時(shí)間實(shí)例的場(chǎng)景的第二ir圖像的圖像數(shù)據(jù)上執(zhí)行圖像處理操作，以產(chǎn)生表示在第一或第二ir圖像其中之一的氣體的位置的數(shù)據(jù)采集；通過基于所述數(shù)據(jù)采集檢測(cè)在第一或第二ir圖像中的氣體表示像素，以檢測(cè)場(chǎng)景內(nèi)的氣體；以及在描繪場(chǎng)景的圖像中，通過調(diào)整與在所述第一或第二ir圖像中的氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素的像素值，以產(chǎn)生氣體可視化圖像，從而氣體表示像素在氣體可視化圖像中是可區(qū)別的。

根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，包括用于在描繪了一個(gè)場(chǎng)景的紅外(ir)圖像數(shù)據(jù)中的氣體檢測(cè)和可視化的布局以及設(shè)備，該布局以及設(shè)備包括了用于在源于描繪了在第一時(shí)間實(shí)例的場(chǎng)景的第一ir圖像以及源于描繪了在第二時(shí)間實(shí)例的場(chǎng)景的第二ir圖像的圖像數(shù)據(jù)上執(zhí)行圖像處理操作，以產(chǎn)生表示在第一或第二ir圖像其中之一的氣體的位置的數(shù)據(jù)采集；通過基于所述數(shù)據(jù)采集檢測(cè)在第一或第二ir圖像中的氣體表示像素以檢測(cè)場(chǎng)景內(nèi)的氣體；以及在描繪場(chǎng)景的圖像中，通過調(diào)整與在所述第一或第二ir圖像其中之一的氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素的像素值，以產(chǎn)生氣體可視化圖像，從而氣體表示像素在氣體可視化圖像中是可區(qū)別的。

舉例而言，如根據(jù)一實(shí)施例，一種圖像處理方法被揭示用來通過產(chǎn)生一暫時(shí)的差分圖像以產(chǎn)生表示數(shù)據(jù)的氣體的采集。根據(jù)不同的方法實(shí)施例，差分圖像可以被低通濾波和/或被轉(zhuǎn)換至頻域。這些和其他實(shí)施例的測(cè)量使得氣體能夠可視化，因?yàn)榛顒?dòng)的或瞬時(shí)的元素更加清楚地在差分圖像中突出，尤其是在低通濾波后。于此呈現(xiàn)的實(shí)施例進(jìn)一步通過識(shí)別活動(dòng)的或瞬時(shí)的元素來達(dá)到氣體檢測(cè)。根據(jù)實(shí)施例通過調(diào)整與在描繪場(chǎng)景的圖像中的氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素的像素值以產(chǎn)生氣體可視化圖像可實(shí)現(xiàn)氣體可視化，從而區(qū)別氣體表示像素是高處理效率的。

根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，一種被配置為處理紅外(ir)圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算系統(tǒng)，該計(jì)算系統(tǒng)包括一被配置為存儲(chǔ)描繪一個(gè)場(chǎng)景的紅外圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器以及一被配置為處理存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的紅外圖像數(shù)據(jù)的處理器。該處理器進(jìn)一步適于從存儲(chǔ)器中接收描繪了在第一時(shí)間實(shí)例中捕獲到的場(chǎng)景的第一ir圖像；從存儲(chǔ)器中接收描繪了在第二時(shí)間實(shí)例中捕獲到的場(chǎng)景的第二ir圖像；對(duì)源于第一及第二ir圖像的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理操作以產(chǎn)生表示在第一或第二ir圖像其中之一的氣體的位置的數(shù)據(jù)采集；以及在一個(gè)描繪了場(chǎng)景的圖像中，通過依賴于數(shù)據(jù)采集的像素值調(diào)整像素值以產(chǎn)生第三圖像。

本發(fā)明要求的其他實(shí)施例涉及存儲(chǔ)有用于執(zhí)行氣體可視化和/或呈現(xiàn)在一成像或描繪場(chǎng)景中的氣體檢測(cè)的非瞬時(shí)信息的計(jì)算機(jī)可讀媒介，以及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

附圖說明

基于不同的實(shí)施例以及關(guān)于伴隨的權(quán)利要求，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例將會(huì)被進(jìn)一步解釋，其中：

圖1示出帶有氣體泄漏場(chǎng)景的ir圖像的示例。

圖2a根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例示出了一個(gè)處理過的暫時(shí)的差分圖像的示例，該圖像基于描繪了如圖1中所示的場(chǎng)景的第一和第二ir圖像。

圖2b根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例示出了氣體映射，同樣被稱為一氣體圖像的示例，此處以二元?dú)怏w映射或二元?dú)怏w圖像的形式。

圖2c根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例示出了中間氣體圖像的示例。

圖2d根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例示出了氣體可視化圖像，同樣被稱為最終氣體圖像的示例。

圖3根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例示出了一種方法的框圖。

圖4a根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例示出了方法第一部分的框圖。

圖4b根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例示出了圖4a中方法的延續(xù)。

圖5根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例示出了邊緣檢測(cè)方法的框圖。

圖6根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例示出了ir成像系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

介紹

本發(fā)明要求的實(shí)施例涉及用于執(zhí)行氣體檢測(cè)和呈現(xiàn)在成像的，或描繪的場(chǎng)景中的氣體可視化的方法，ir成像設(shè)備和/或ir成像布局。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)ir成像設(shè)備被實(shí)現(xiàn)成一設(shè)備，其中用于圖像的執(zhí)行，捕獲，以及處理的單元和功能被整合于該設(shè)備中。一種ir成像設(shè)備可以通過例如，ir照相機(jī)得以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)ir成像布局包括一個(gè)或多個(gè)單元，并且使得在被包括的一個(gè)或多個(gè)單元之間的數(shù)據(jù)的通信和/或轉(zhuǎn)換能夠用于圖像的執(zhí)行，捕獲以及處理。

本發(fā)明要求的其他實(shí)施例涉及存儲(chǔ)有用于執(zhí)行氣體可視化和/或呈現(xiàn)在一成像的或描繪的場(chǎng)景中的氣體檢測(cè)的非瞬時(shí)信息的計(jì)算機(jī)可讀媒介。

對(duì)于一個(gè)實(shí)施例來說，氣體檢測(cè)及可視化可以通過在一個(gè)被捕獲的描繪一個(gè)場(chǎng)景的ir圖像幀中，識(shí)別移動(dòng)的或瞬時(shí)的元素，例如氣體而被執(zhí)行，通過生產(chǎn)一暫時(shí)的差分圖像而被執(zhí)行；為了使能氣體檢測(cè)，處理差分圖像；以及通過調(diào)整在描繪場(chǎng)景的圖像中的氣體表示像素的像素值產(chǎn)生氣體可視化圖像，從而氣體表示像素是可區(qū)別的。

在圖1中，一個(gè)描繪場(chǎng)景的ir圖像100的示例被示出，其中，有一嫌疑的氣體泄漏。根據(jù)本領(lǐng)域常規(guī)所知，ir圖像在一個(gè)描繪的場(chǎng)景中顯現(xiàn)溫度。然而，單獨(dú)從這個(gè)表示，任何呈現(xiàn)在場(chǎng)景中的氣體通常是無法區(qū)別的，如圖1所示。

圖2a-2d示出根據(jù)一個(gè)方法實(shí)施例，在氣體檢測(cè)和可視化不同的階段的圖像的示例。

圖2a示出處理過的暫時(shí)的差分圖像600的示例，該圖像示出了在兩個(gè)ir圖像幀之間的差別，這兩個(gè)圖像幀為使用相同的ir成像系統(tǒng)在兩個(gè)不同的時(shí)間實(shí)例所捕獲的。在圖中可以看出，所示出的一個(gè)氣體形成的實(shí)體與所描繪的場(chǎng)景中的環(huán)境沒有任何關(guān)系。

圖2b示出一個(gè)氣體映射800的示例，同樣可以稱為氣體圖像800，其中，在圖1的ir圖像100中的氣體表示像素已經(jīng)被檢測(cè)到，并且已經(jīng)被賦值從而將氣體表示像素區(qū)別于剩余像素。在圖2b的圖像800中，氣體表示像素都已經(jīng)被賦值為1，或白色，而剩余像素都已經(jīng)被賦值為0，或黑色，從而導(dǎo)致一二元?dú)怏w映射，或二元?dú)怏w圖像。以下將進(jìn)一步解釋，這個(gè)二元?dú)怏w映射或二元?dú)怏w圖像被用來改進(jìn)處理效率。

圖2c示出一中間氣體圖像600的示例，其通過將圖2a的處理過的差分圖像600與圖2b的氣體映射800，或氣體圖像800相結(jié)合而產(chǎn)生。

圖2d示出圖像1100，其中，檢測(cè)到的氣體信息通過圖1的ir圖像100與圖2c的中間氣體圖像800相結(jié)合而獲得并顯現(xiàn)。這樣一個(gè)其中描繪的場(chǎng)景被顯現(xiàn)并且任何呈現(xiàn)在描繪場(chǎng)景中的氣體相對(duì)于描繪的場(chǎng)景被清楚地顯現(xiàn)的結(jié)合的圖像1100，其將實(shí)時(shí)地，或者接近實(shí)時(shí)地被呈現(xiàn)給根據(jù)以下揭示的實(shí)施例的氣體檢測(cè)以及可視化方法，ir成像設(shè)備和/或ir成像布局的使用者或操作者。

氣體檢測(cè)和可視化方法

在圖3中，一個(gè)方框圖示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的常規(guī)方法。這個(gè)用于在描繪場(chǎng)景的圖像中的氣體可視化的實(shí)施例方法包括：

在步驟s310中：捕獲描繪了在第一時(shí)間實(shí)例的場(chǎng)景的第一ir圖像。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，被捕獲的第一ir圖像正在描繪一個(gè)在紅外(ir)波長范圍中的特定波長范圍。

在步驟s320中：捕獲描繪了在第二時(shí)間實(shí)例的場(chǎng)景的第二ir圖像。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，被捕獲的第二ir圖像正在描繪與第一ir圖像相同的波長。

在不用的實(shí)施例變化中，被捕獲的第一及第二ir圖像可以被中間地存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中用于稍后處理或可以被轉(zhuǎn)移至數(shù)據(jù)處理器中并被其接收，更適宜地在一ir成像設(shè)備或ir成像布局中，實(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)。在這些ir圖像被中間地存儲(chǔ)的一個(gè)示例應(yīng)用中，ir圖像在某一時(shí)間被一個(gè)ir成像設(shè)備捕獲并且被采集，然而，氣體檢測(cè)和氣體可視化被稍后執(zhí)行，根據(jù)在ir成像設(shè)備或ir成像布局中實(shí)施的，或在可在電腦上操作的單獨(dú)的分析軟件中實(shí)施的發(fā)明的實(shí)施例，使用功能。

在步驟s330中：在圖像數(shù)據(jù)上執(zhí)行圖像處理操作以產(chǎn)生表示在第一或第二ir圖像中的氣體位置的數(shù)據(jù)采集，圖像數(shù)據(jù)源于描繪了在第一時(shí)間實(shí)例的場(chǎng)景的第一ir圖像以及源于描繪了在第二時(shí)間實(shí)例的場(chǎng)景的第二ir圖像。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，產(chǎn)生表示氣體位置的數(shù)據(jù)采集的操作包括在第一ir圖像及第二ir圖像的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生一暫時(shí)的差分圖像。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，產(chǎn)生表示氣體位置的數(shù)據(jù)采集包括在產(chǎn)生所述第三圖像之前進(jìn)一步處理差分圖像。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步處理差分圖像包括將差分圖像轉(zhuǎn)換至頻域中，例如，通過一快速傅里葉變換(fft)操作或通過一功率譜密度(psd)操作。根據(jù)另一實(shí)施例，處理差分圖像包括對(duì)數(shù)據(jù)采集進(jìn)行低通濾波。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，方法進(jìn)一步包括在暫時(shí)的差分圖像產(chǎn)生之前穩(wěn)定第一和第二ir圖像，通過相對(duì)于第二ir圖像穩(wěn)定第一ir圖像，或通過相對(duì)于第一ir圖像穩(wěn)定第二ir圖像。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，圖像處理操作包括基于或依賴于數(shù)據(jù)采集，通過檢測(cè)在前一步驟的第一或第二ir圖像中的氣體表示像素，以在場(chǎng)景中檢測(cè)氣體。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在氣體檢測(cè)被執(zhí)行之前，第一及第二ir圖像是穩(wěn)定的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在場(chǎng)景中檢測(cè)氣體包括基于差分圖像檢測(cè)在第一或第二ir圖像中的氣體表示像素；以及產(chǎn)生一第三圖像或氣體可視化圖像，通過在描繪場(chǎng)景的圖像中調(diào)整與所述第一或第二ir圖像其中之一的氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素的像素值，從而氣體表示像素是可區(qū)別的。

在步驟s340中：依賴于所述數(shù)據(jù)采集的像素值，通過調(diào)整在描繪場(chǎng)景的圖像中的像素值以產(chǎn)生第三圖像。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，產(chǎn)生第三圖像包括依賴于所產(chǎn)生的差分圖像，調(diào)整描繪場(chǎng)景的圖像中的像素值，例如通過將差分圖像添加至描繪場(chǎng)景的圖像。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，差分圖像已先在步驟s330中被低通濾波過了。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，差分圖像或低通濾波的差分圖像，在被添加至描繪場(chǎng)景的圖像之前，可以根據(jù)一個(gè)預(yù)定的彩色或灰度調(diào)色板已經(jīng)被進(jìn)一步調(diào)整過，正如后文所揭示的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，差分圖像在其被添加至描繪場(chǎng)景的圖像之前可以乘上一個(gè)因子，例如，在0與1之間，從而根據(jù)通過所述因子確定的不透明度添加信息。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，產(chǎn)生第三圖像包括通過在描繪場(chǎng)景的圖像中調(diào)整與在先前步驟的第一或第二ir圖像中的氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素的像素值來產(chǎn)生氣體可視化圖像，從而氣體表示像素在氣體可視化圖像中是可區(qū)別的。

氣體可視化圖像以及氣體位置表示數(shù)據(jù)

對(duì)于產(chǎn)生氣體可視化圖像有不同的選擇。根據(jù)不同的實(shí)施例，那種其中與所檢測(cè)到的氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素的像素值被調(diào)整后從而氣體表示像素是可區(qū)別的圖像是一個(gè)被選擇的描繪場(chǎng)景的ir圖像，其通過使用一被包含在ir成像設(shè)備中的ir成像設(shè)備所捕獲。舉例而言，這可能是上述步驟的第一ir圖像或第二ir圖像。作為一種選擇，它可以是另一個(gè)被選擇的描繪在一些其他時(shí)間實(shí)例中的場(chǎng)景的ir圖像，優(yōu)選地被相同的ir成像系統(tǒng)或ir檢測(cè)器所捕獲，如所提及的第一及第二ir圖像。在另一實(shí)施例中，氣體可視化圖像基于一視覺圖像而被產(chǎn)生，尤其是通過在描繪場(chǎng)景的視覺圖像中調(diào)整與被檢測(cè)到的氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素的像素值，視覺圖像具有與第一及第二ir圖像相關(guān)的預(yù)定關(guān)系并且通過使用可見光成像系統(tǒng)被捕獲，優(yōu)選地地是包含在用來捕獲所提及的第一和第二ir圖像ir成像設(shè)備中的可見光成像系統(tǒng)。

當(dāng)產(chǎn)生氣體可視化圖像，將氣體可視化圖像建立在選擇的描繪場(chǎng)景的圖像上并且僅僅調(diào)整與被檢測(cè)到的氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素的像素值是實(shí)用的。可選擇地，氣體可視化圖像同樣可以基于描繪場(chǎng)景的圖像的圖像數(shù)據(jù)，通過調(diào)整與非氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素而獲得，為了構(gòu)建一個(gè)適于顯示的圖像。舉例而言，這可以是當(dāng)一帶有檢測(cè)到氣體可視化的并包含了ir圖像數(shù)據(jù)以及視覺圖像數(shù)據(jù)的融合圖像被產(chǎn)生為一氣體可視化圖像這樣一種情況。重要的是，任何情況下，在所描繪的場(chǎng)景中，氣體的位置是被充分精確地定位。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在圖像中的表示氣體位置的數(shù)據(jù)采集(例如，氣體位置表示數(shù)據(jù))包括了表示氣體的圖像像素的圖像像素坐標(biāo)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，數(shù)據(jù)采集具有氣體映射或氣體圖像的形式，其中，具有與氣體位置相一致的坐標(biāo)的像素，換句話說就是氣體表示像素，具有能將它們從剩余的像素中區(qū)別出來的像素值。那些與這種氣體映射，或氣體圖像相關(guān)的不同實(shí)施例將在下面呈現(xiàn)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，圖像處理操作包括基于或源于第一ir圖像和第二ir圖像，即，依賴于第一ir圖像和第二ir圖像中的圖像數(shù)據(jù)，創(chuàng)造一暫時(shí)的差分圖像。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，呈現(xiàn)在場(chǎng)景中的氣體通過低通濾波差分圖像而清晰，從而去除可能被另外視作為氣體的噪聲區(qū)，例如通過使用者觀察差分圖像或者在以下將進(jìn)一步揭示的可選的氣體檢測(cè)步驟s412中。根據(jù)一個(gè)產(chǎn)生結(jié)合圖像的實(shí)施例，從差分圖像中去除噪聲進(jìn)一步產(chǎn)生避免噪聲被添加至結(jié)合圖像中的效果。在此，結(jié)合圖像同樣被稱為第三圖像或者氣體可視化圖像。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，產(chǎn)生一氣體可視化圖像包括在暫時(shí)的差分圖像中基于所述氣體位置表示數(shù)據(jù)的采集選擇表示氣體的像素，從而氣體表示像素是可區(qū)別的。

氣體檢測(cè)及可視化的實(shí)施例

圖4a及4b示出了發(fā)明的氣體檢測(cè)及可視化方法的實(shí)施例，其中，步驟401至412主要涉及氣體檢測(cè)，而步驟414至418則涉及檢測(cè)到的氣體信息可視化。

在步驟401a中，在第一時(shí)間實(shí)例，場(chǎng)景的ir圖像被捕獲。這個(gè)捕獲的結(jié)果是第一(1st)ir圖像100。這樣的ir圖像100的示例在圖1中被示出。

在步驟401b中，在第二時(shí)間實(shí)例，優(yōu)選地是在迫近第一時(shí)間實(shí)例的時(shí)間，并且描繪了與第一ir圖像相同波長范圍的場(chǎng)景的ir圖像被從相同的方向所捕獲，即相同的視野。這個(gè)捕獲的結(jié)果是第二(2nd)ir圖像200。

第一及第二ir圖像都采用相同的ir成像傳感器所捕獲，該ir成像傳感器被包含于ir成像設(shè)備中。

第二ir圖像同樣被稱為當(dāng)前ir圖像，或者當(dāng)前ir圖像幀，并且在當(dāng)前的時(shí)間實(shí)例中被捕獲。第一ir圖像同樣被稱為先前ir圖像，或者先前ir圖像幀，并且在一個(gè)先于第一時(shí)間實(shí)例的先前的時(shí)間實(shí)例中被捕獲。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，先前ir圖像以及當(dāng)前ir圖像是在圖像幀序列中兩個(gè)前后連續(xù)的ir圖像幀，分別在時(shí)間實(shí)例(t-1)及(t)中被捕獲。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，ir成像設(shè)備可以是一個(gè)適于捕獲連續(xù)ir圖像幀的ir攝像機(jī)。

步驟402至412涉及從第一及第二捕獲的圖像中導(dǎo)出圖像數(shù)據(jù)，并且對(duì)源于第一及第二圖像中的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理操作，以產(chǎn)生圖像中表示氣體位置的數(shù)據(jù)的采集。這個(gè)數(shù)據(jù)采集例如可以被表示為一個(gè)圖像或映射。

在選擇步驟402中，第一ir圖像相對(duì)于第二ir圖像被穩(wěn)定，或者第二ir圖像相對(duì)于第一ir圖像被穩(wěn)定，以補(bǔ)償ir成像設(shè)備等的移動(dòng)。這個(gè)穩(wěn)定更適宜在產(chǎn)生暫時(shí)的圖像之前被執(zhí)行。

完成圖像穩(wěn)定化的不同方法在本領(lǐng)域中已被熟知，并且可以被粗略地劃分為：光學(xué)圖像穩(wěn)定方法，其中一個(gè)或多個(gè)物理光學(xué)元件，例如透鏡，傳感器，檢測(cè)器，被移動(dòng)從而補(bǔ)償成像設(shè)備的移動(dòng)；和數(shù)字圖像穩(wěn)定，其中為了補(bǔ)償成像設(shè)備的移動(dòng)電子圖像從一幀被切換至另一幀，基于檢測(cè)到的例如是在圖像中所識(shí)別的像素或者物體的移動(dòng)。圖像穩(wěn)定系統(tǒng)被通常使用在視覺成像設(shè)備中，為了補(bǔ)償成像設(shè)備的移動(dòng)。

穩(wěn)定原因及選項(xiàng)將在后文中進(jìn)一步被解釋，與步驟404有關(guān)。

在步驟404中，一個(gè)暫時(shí)的差分圖像404基于或源于第一ir圖像及第二ir圖像而被產(chǎn)生。換句話說，第一及第二ir圖像以這樣一種方式被組合，從而獲得一個(gè)暫時(shí)的差分圖像400。

這種組合例如可以在于從第二圖像中減去第一圖像，或從第一圖像中減去第二圖像，因此獲得一表示了作比較的圖像之間的差異的圖像。由于差分圖像將包括在第一及第二ir圖像幀之間的變化的信息，移動(dòng)的元件在差分圖像中是可見的。在本文中，移動(dòng)的元件可以是瞬時(shí)元件，例如氣體。

為了獲得一個(gè)好的差分圖像，用來產(chǎn)生差分圖像的兩幅圖像的光度值必須是兼容的。由于描繪現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景的第一及第二ir圖像都表示光的紅外光譜，因此，它們的光度值是兼容的。

此外，這樣是有益的，如果兩幅圖像是對(duì)齊的，或者是整齊的，從而對(duì)應(yīng)的像素重合。因此，作比較的第一及第二ir圖像被緊密連續(xù)地捕獲，并且通過相同的ir成像傳感器。優(yōu)選地，兩幅圖像是在一個(gè)圖像幀序列中的兩個(gè)連續(xù)的圖像幀。捕獲相互緊密連續(xù)的圖像的原因是從第一圖像幀至第二圖像幀現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景不會(huì)有太大的變化，并且第二圖像因此包含了與第一圖像實(shí)質(zhì)上相同的場(chǎng)景，伴隨著由在成像場(chǎng)景中的物體的移動(dòng)，ir成像設(shè)備的移動(dòng)或隨機(jī)噪聲產(chǎn)生的最小差別。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以容易地理解，在相距甚遠(yuǎn)的時(shí)間實(shí)例中被捕獲的第一及第二圖像幀可以被用于在此揭示的方法，并且只要現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景從第一圖像幀至第二圖像幀沒有太大的變化和第二圖像因此包含了與第一圖像實(shí)質(zhì)上相同的場(chǎng)景，以及只要ir成像設(shè)備相對(duì)于成像場(chǎng)景沒有移動(dòng)太多，這就能提供一個(gè)良好的結(jié)果。這可能適用于，例如，一個(gè)采用一個(gè)被固定安裝在或安置在架子或三腳架上并位于成像場(chǎng)景之前的照相機(jī)隨時(shí)間推移而執(zhí)行監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)環(huán)境。通過從第二圖像中減去第一圖像，或從第一圖像中減去第二圖像可以獲得一個(gè)差分圖像，該差分圖像包括了由成像場(chǎng)景中物體的移動(dòng)，成像設(shè)備和/或隨機(jī)噪聲的移動(dòng)而產(chǎn)生的差別。

在差分圖像中，所有的由成像場(chǎng)景中物體移動(dòng)產(chǎn)生的差別被包括，這意味著即便是非常小的氣體濃度信息，例如非常小的氣體泄漏，都會(huì)被包括在差分圖像中。

表示場(chǎng)景中物體邊緣及輪廓的高空間頻率含量可以出現(xiàn)在差分圖像中，除非成像場(chǎng)景從第一時(shí)間實(shí)例到第二時(shí)間實(shí)例完全沒有變化過，而且成像設(shè)備因此還有成像傳感器保持完全靜止。舉例而言，由于成像場(chǎng)景中光線的變化或者是被描繪物體的移動(dòng)，場(chǎng)景從一幀至下一幀發(fā)生了變化。同樣，幾乎在所有的情況中，成像設(shè)備及傳感器將無法保持完全靜止，這意味著成像場(chǎng)景中所有固定的或沒有移動(dòng)的部分都不會(huì)出現(xiàn)在第一及第二ir圖像中相同的位置。如果成像設(shè)備是手持的，那么很明顯成像設(shè)備的使用者將會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)。如果成像設(shè)備室固定的，例如在一個(gè)架子上，成像設(shè)備或者周圍的振動(dòng)可能導(dǎo)致成像傳感器的移動(dòng)。因此，在產(chǎn)生暫時(shí)的差分圖像400之前執(zhí)行步驟402中可選的圖像穩(wěn)定是有益的。

通過邊緣檢測(cè)及移除減少不相關(guān)的信息

在可選的步驟406中，對(duì)差分圖像執(zhí)行邊緣檢測(cè)，從而產(chǎn)生包含邊緣位置信息的數(shù)據(jù)采集，即，在差分圖像中邊緣位于何處的信息。包括邊緣位置信息的數(shù)據(jù)采集可以是邊緣映射500的形式，同樣被稱為邊緣圖像500的形式。

可選的邊緣檢測(cè)可以根據(jù)本領(lǐng)域已知的任何方法被執(zhí)行，例如包括基于搜索的方法，比如，搜索梯度幅值的本地方向的最大值，和/或基于零交點(diǎn)的方法，比如，搜索在二階導(dǎo)數(shù)表達(dá)式中的零交點(diǎn)，通常是拉普拉斯算子的零交點(diǎn)或非線性差分表達(dá)式的零交點(diǎn)。根據(jù)上述方法的邊緣檢測(cè)還可以包括作為預(yù)先處理步驟的圖像平滑，例如本領(lǐng)域中已知的低通濾波或高斯平滑。

在圖5中，一個(gè)邊緣檢測(cè)方法的實(shí)施例被示出，其中在ir圖像450中檢測(cè)邊緣。根據(jù)一個(gè)可選的實(shí)施例，ir圖像450是第一ir圖像100；第二ir圖像200，或采用與用于捕獲第一及第二ir圖像相同的ir成像設(shè)備捕獲到的另一ir圖像。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，ir圖像450是差分圖像400.然而，使用差分圖像400引入了氣體信息被不恰當(dāng)?shù)貦z測(cè)為邊緣以及由此從差分圖像中移除這樣一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)。

在步驟s510，一個(gè)高通(hp)濾波器被應(yīng)用于ir圖像450。因此，ir圖像中的高頻率含量，比如是邊緣信息被檢測(cè)到，例如基于梯度幅值的本地方向的最大值的識(shí)別。根據(jù)hp濾波，hp濾波圖像515被獲得。如上所述，任何合適的方法可以被用于從圖像中獲得邊緣信息，hp濾波就是一個(gè)常見的示例。

在可選擇的步驟s520中，一個(gè)閾值被應(yīng)用于hp濾波圖像。根據(jù)可選擇的閾值操作，一個(gè)二元hp濾波圖像被獲得，其中所有包含了檢測(cè)到的高頻率含量的像素被賦值為第一像素值，而剩余的像素被賦值為第二值。

根據(jù)不同的實(shí)施例，閾值等級(jí)在ir成像設(shè)備生產(chǎn)或校準(zhǔn)中被預(yù)設(shè)。通常來說，閾值依賴于由ir成像設(shè)備或ir成像布局中的ir成像系統(tǒng)所捕獲的圖像中的常規(guī)噪聲等級(jí)，并且閾值被設(shè)置從而使得盡可能少的噪聲表示像素被不恰當(dāng)?shù)貦z測(cè)為氣體，同時(shí)，氣體檢測(cè)的敏感度盡可能高從而在氣體檢測(cè)中沒有氣體像素會(huì)被錯(cuò)過。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，氣體檢測(cè)的敏感度通過ir成像設(shè)備的操作者利用ir成像設(shè)備的交互功能而被調(diào)整。

在作為結(jié)果的hp濾波圖像515中，或者如果可選的步驟s520已經(jīng)被執(zhí)行的話，在二元hp濾波圖像中，通常含有噪聲。為了去除噪聲，hp濾波圖像515，或者二元hp濾波圖像可以在可選擇的步驟s530中被低通(lp)濾波。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，利用lp核心執(zhí)行l(wèi)p濾波，其中核心值適于讓lp濾波導(dǎo)致被檢測(cè)到的邊緣的膨脹，以及包含在圖像中，以單獨(dú)的像素，或一群少量像素的形式存在的噪聲的移除。

通常來說，核心濾波器通過將核心矩陣應(yīng)用至圖像中的每一像素而工作。核心含有被應(yīng)用于像素及其鄰近像素的乘法因子，并且一旦所有的值已經(jīng)被相乘，那么像素值被替換為乘積的總和，或者乘積總和的平均值。如本領(lǐng)域熟知的，通過選擇不同的核心，不同形式的濾波被應(yīng)用。

例如，核心可以是3*3，5*5，7*7，9*9或者其他合適大小的矩陣，并且核心中心像素的值可以大于剩余的核心像素值。僅僅通過一個(gè)示例，核心可以具有一個(gè)中心像素值8，并且剩余的像素值被設(shè)為1。然而，其他任何合適的值，或者任何被選擇的權(quán)重可以被用在核心的不同部分之間，這意味著，不是中心像素的所有像素不需要擁有相同的像素值。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，lp濾波核心被應(yīng)用至hp濾波圖像515，或者二元hp濾波圖像中的每一個(gè)像素，由此，像素值被設(shè)置為hp濾波圖像515或二元hp濾波圖像中所有像素值與被應(yīng)用的核心值相乘/加權(quán)后的總和。可選擇地是，像素值被設(shè)置為通過將所述總和除以被應(yīng)用核心的像素的數(shù)量而獲得的平均值。

不同的lp濾波實(shí)施例都將導(dǎo)致被濾波的像素考慮到在原始圖像中周圍像素的值而被賦值為一個(gè)新的像素值。因此，最初已經(jīng)被設(shè)置為指示其不含有在hp濾波圖像515或二元hp濾波圖像中的邊緣信息的值的像素，可以通過lp濾波而被設(shè)置成指示其含有邊緣信息的值，如果顯著數(shù)量的周圍像素具有指示它們含有邊緣信息的值。顯著數(shù)量的周圍像素可以是50％的周圍像素，2/3的周圍像素，或者其他合適的分?jǐn)?shù)。這導(dǎo)致邊緣膨脹，因?yàn)?，?dāng)在被檢測(cè)到的邊緣周圍的像素被包含在檢測(cè)到的邊緣時(shí)連續(xù)的邊緣信息在圖像中被增強(qiáng)。因此，如下所解釋，這種檢測(cè)到的邊緣的膨脹被執(zhí)行在產(chǎn)生一處理過的差分圖像之前。

另一方面，最初已經(jīng)被設(shè)置成指示其包含在hp濾波圖像515或二元hp濾波圖像中邊緣信息的值的像素，可以通過lp濾波而被設(shè)置成指示其不含有邊緣信息的值，如果顯著數(shù)量的周圍像素具有指示它們不含有邊緣信息的值。顯著數(shù)量的周圍像素可以是50％的周圍像素，2/3的周圍像素，或者其他合適的分?jǐn)?shù)。這導(dǎo)致以單獨(dú)或少量像素的形式的噪聲的移除，這些像素被不恰當(dāng)?shù)乇粰z測(cè)為包含邊緣信息，由于在圖像中，可檢測(cè)的邊緣組成了在一個(gè)確定的方向上延伸的多個(gè)連續(xù)像素。

經(jīng)過步驟s530中可選的lp濾波，一個(gè)lp濾波圖像525被產(chǎn)生。

在步驟s540中，一個(gè)閾值被應(yīng)用于lp濾波圖像525，這導(dǎo)致邊緣映射500，同樣被稱為邊緣圖像500的產(chǎn)生。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，那些具有在閾值以上的值的像素被識(shí)別為表示邊緣信息，而剩余的像素沒有被識(shí)別為表示邊緣信息。

根據(jù)一個(gè)可選實(shí)施例，那些具有在閾值一下的值的像素被識(shí)別為表示邊緣信息，而剩余的像素沒有被識(shí)別為表示邊緣信息。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，邊緣映射500，或邊緣圖像500，其中那些已經(jīng)被識(shí)別為表示邊緣信息，例如包含檢測(cè)到的邊緣信息的像素被賦值為與剩余像素的像素值不同的像素值。作為一種選擇，剩余像素被分配為與那些已經(jīng)被識(shí)別為表示邊緣信息，例如包含檢測(cè)到的邊緣信息的像素的像素值不同的像素值。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，那些已經(jīng)被識(shí)別為表示邊緣信息，例如包含檢測(cè)到的邊緣信息的像素被賦值為第一像素值，并且剩余像素被賦值為第二像素值?？蛇x擇地，所產(chǎn)生的邊緣映射或邊緣圖像是一個(gè)二元映射或二元圖像，其中表示檢測(cè)到邊緣信息的像素被賦值為像素值1并且剩余像素被賦值為像素值0，或者其中表示檢測(cè)到邊緣信息的像素被賦值為像素值0并且剩余像素被賦值為像素值1。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，那些已經(jīng)被識(shí)別為表示邊緣信息，例如包含檢測(cè)到邊緣信息的像素被賦值為像素值1或0，而剩余像素的像素值不作改變。作為一種選擇，剩余像素被賦值為像素值1或0，而那些已經(jīng)被識(shí)別為表示邊緣信息，例如包含檢測(cè)到邊緣信息的像素的像素值不作改變。

在那以后，在可選步驟408中，一個(gè)處理過的差分圖像通過邊緣映射或邊緣圖像500與差分圖像400的組合而產(chǎn)生從而檢測(cè)到的邊緣信息被移除。

舉例而言，如果邊緣映射，或邊緣圖像是一個(gè)二元映射，或二元圖像，其中表示檢測(cè)到邊緣信息的像素已經(jīng)被賦值為像素值0并且剩余像素已經(jīng)被賦值為像素值1，然后為了獲得一個(gè)處理過的差分圖像600，邊緣映射或二元圖像可以與差分圖像相乘，差分圖像中的邊緣信息已經(jīng)被移除。

作為一種選擇，如果邊緣映射，或邊緣圖像時(shí)一個(gè)二元映射或二元圖像，其中邊緣表示像素已經(jīng)被賦值為像素值1，以及剩余像素，例如那些還沒有被識(shí)別為表示邊緣的像素已經(jīng)被賦值為像素值0，然后氣體映射或二元圖像可以從差分圖像中減去，跟在所有小于零的像素值都被設(shè)置為0這個(gè)步驟之后，為了獲得一個(gè)處理過的差分圖像600，其中邊緣信息已經(jīng)被移除。

這樣一個(gè)其中邊緣已經(jīng)被檢測(cè)且被移除的處理過的差分圖像600的示例在圖2a中示出。

如圖2a所示，僅僅在第一及第二ir圖像幀中不同的元素，例如是瞬時(shí)元素，進(jìn)一步還沒有被檢測(cè)為在處理過的差分圖像中剩余的邊緣。在圖2a的處理過的差分圖像600中，只有瞬時(shí)像素以一種氣體云的方式剩余，清楚地示出在描繪的場(chǎng)景中所檢測(cè)到的氣體的圖像位置。

如上所述，步驟406和408是可選的，但它們被示出以進(jìn)一步改善氣體可視化性能，由于呈現(xiàn)在差分圖像中的不需要的元素，即，那些不可能表示氣體的元素，被移除，并且因此將不會(huì)被可視化方法強(qiáng)調(diào)在后面的步驟418中所獲得的最終氣體圖像中。邊緣檢測(cè)及移除步驟尤其對(duì)包括描繪包含狹窄線條的場(chǎng)景的圖像是有利的，例如建筑，墻，地板，屋頂，道路，管道，任何矩形或圓柱形的物體或結(jié)構(gòu)的輪廓，以及等等。因此，當(dāng)目標(biāo)是在建筑，結(jié)構(gòu)，管道，道路或城市視察時(shí)檢測(cè)氣體，包括邊緣檢測(cè)及移除通常來說是有益的。

如果可選的步驟406及408已經(jīng)被執(zhí)行，處理過的差分圖像被用作為下一步驟，步驟410，中轉(zhuǎn)化的輸入，并且因此處理過的差分圖像是呈現(xiàn)在圖4a及4b中剩余步驟的基礎(chǔ)。

差分圖像的進(jìn)一步處理

以下圖4a中的步驟409及412是可選的。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在步驟409中，差分圖像或處理過的差分圖像的進(jìn)一步處理被執(zhí)行。換句話說，產(chǎn)生一個(gè)表示氣體位置的數(shù)據(jù)采集的操作在產(chǎn)生所導(dǎo)致的氣體可視化圖像，同樣被稱為與圖3相關(guān)的第三圖像之前，包括差分圖像的進(jìn)一步處理。根據(jù)如下呈現(xiàn)的實(shí)施例，步驟409的進(jìn)一步處理可以包括在一個(gè)可選步驟410中，通過一個(gè)fft操作或一個(gè)psd操作，將數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換至頻域中。作為一種選擇，根據(jù)如下呈現(xiàn)的實(shí)施例，步驟409的進(jìn)一步操作可以包括在可選步驟411中對(duì)數(shù)據(jù)采集進(jìn)行低通濾波。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)步驟410與411的組合可以被執(zhí)行。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，數(shù)據(jù)采集的低通(lp)濾波，換句話說，差分圖像400或處理過的差分圖像600，在步驟411中被執(zhí)行，產(chǎn)生一低通(lp)圖像701。通過對(duì)差分圖像400或處理過的差分圖像600進(jìn)行低通濾波，呈現(xiàn)在圖像400，600中的噪聲被移除或減少。因此，任何呈現(xiàn)在場(chǎng)景中的氣體能變得更加明顯區(qū)別，由于不需要的或者干擾的信息，以噪聲的形式，將不會(huì)再呈現(xiàn)在圖像中。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，步驟410被執(zhí)行。在轉(zhuǎn)換步驟410中，如果可選的步驟406及408已經(jīng)被執(zhí)行，那么差分圖像400或處理過的差分圖像600被從時(shí)域轉(zhuǎn)換至頻域。然后，在轉(zhuǎn)換過的差分圖像中執(zhí)行氣體檢測(cè)以識(shí)別那些表示呈現(xiàn)在場(chǎng)景中氣體的像素的像素坐標(biāo)。以下，短語差分圖像將被用在文章中，涉及差分圖像400或處理過的差分圖像600。

通過根據(jù)一個(gè)預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)換函數(shù)的操作執(zhí)行轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換函數(shù)通常為傅里葉變換比如一個(gè)快速傅里葉變換(fft，fft2)，或基于傅里葉變換的變換，比如離散余弦變換(dct)或功率譜密度(psd)，其揭示了信號(hào)或者時(shí)間序列的功率是如何與頻率分布的。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將圖像轉(zhuǎn)換至頻域的傅里葉變換使得呈現(xiàn)在圖像中氣體的頻率顯得出人意料地好。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，采用已知的揭示于斯托伊卡等人的《頻譜分析入門》(普倫蒂斯·霍爾1997)中的韋爾奇方法計(jì)算psd估計(jì)，其中，數(shù)據(jù)片段被允許重疊并且可以被表示為：

xi(n)＝x(n+id)

其中，片段i的起始點(diǎn)是id，并且片段長度為m。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，m>d，意味著將有重疊，例如，m＝2d對(duì)應(yīng)于50％的重疊。信號(hào)的總長度為ld。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第1個(gè)周期圖被計(jì)算為：

其中，u是對(duì)應(yīng)于窗口函數(shù)中功率的標(biāo)準(zhǔn)化因子，并被給出如：

韋爾奇功率譜被定義為等式2中周期圖的平均數(shù)，即

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，定義為

的漢明窗口函數(shù)連同50％的重疊被用于psd估計(jì)。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說很顯然的是，不同的窗口函數(shù)以及不同數(shù)量的重疊可以根據(jù)環(huán)境而被應(yīng)用。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，差分圖像轉(zhuǎn)換至頻域的轉(zhuǎn)換被模塊化執(zhí)行，對(duì)于預(yù)定尺寸的塊差分圖像，利用尺寸小于差分圖像尺寸的圖像塊。作為一個(gè)示例，塊尺寸可以是2*2，4*4，8*8,16*16,32*32,或32*24像素。根據(jù)環(huán)境，任何適合的塊尺寸都可以被選擇，例如根據(jù)被應(yīng)用于轉(zhuǎn)換的差分圖像的尺寸。通常而言，為了低頻信息能被包括并且能在塊中檢測(cè)到，使用那種不是太小的塊是有益的。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，塊可以被轉(zhuǎn)變?yōu)殛嚵?，其中，矩陣的行被一個(gè)接著一個(gè)地放置。此后，產(chǎn)生的以陣列格式的信號(hào)被用于隨后的頻率轉(zhuǎn)換。

可選擇地，至頻域的模塊化轉(zhuǎn)換沒有對(duì)差分圖像中每一個(gè)像素執(zhí)行，取而代之的是對(duì)差分圖像中像素的子部分執(zhí)行。因此，轉(zhuǎn)換同樣可以導(dǎo)致差分圖像的下采樣(downsampling)，產(chǎn)生一下采樣頻域圖像700，即差分圖像的頻域表示。舉例而言，頻率轉(zhuǎn)換可以對(duì)每第十個(gè)像素執(zhí)行，意味著產(chǎn)生的頻域圖像700被下采樣了十次。

如果下采樣已經(jīng)在頻率轉(zhuǎn)換步驟中發(fā)生，信號(hào)，即頻域圖像700在頻率轉(zhuǎn)換之后被再次上采樣成其原始尺寸。根據(jù)不同的實(shí)施例，上采樣通過本領(lǐng)域中已知的任何種類的內(nèi)插法而被執(zhí)行，比如最近鄰內(nèi)插法，線性內(nèi)插法，雙線性內(nèi)插法，多項(xiàng)式內(nèi)插法，三次內(nèi)插法，樣條內(nèi)插法，或者三次樣條內(nèi)插法。

對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，根據(jù)環(huán)境，任何下采樣因子可以被選擇。如果主要目的是為了在轉(zhuǎn)換步驟中保持盡可能多的信息，模塊化轉(zhuǎn)換可以，例如對(duì)每一個(gè)像素，每隔一個(gè)像素或者每第三個(gè)像素執(zhí)行。另一方面，如果目的是為了在對(duì)頻域圖像700執(zhí)行進(jìn)一步計(jì)算時(shí)獲得計(jì)算效率而減少信息，一個(gè)較大的采樣距離可以被選擇，比如說，導(dǎo)致每第十，每第二十或每第三十個(gè)像素的頻率轉(zhuǎn)換。明顯地，下采樣因子的選擇同樣依賴于差分圖像的尺寸，即在轉(zhuǎn)換前差分圖像含有多少信息。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是像素化轉(zhuǎn)換時(shí)可能的，其中沒有下及上采樣是必須的，但這將會(huì)有更多的運(yùn)算量。

對(duì)于具有特定的ir光學(xué)的特定ir成像設(shè)備，ir圖像的尺寸以及由此的差分圖像的尺寸是通常已知的。因此，一個(gè)適當(dāng)?shù)南虏蓸右蜃涌梢栽诔上裨O(shè)備生產(chǎn)或校準(zhǔn)時(shí)被預(yù)設(shè)，或者由使用者預(yù)先選擇。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，下采樣因子被使用者選擇并且在使用中被手動(dòng)地輸入至ir成像設(shè)備。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)像素被賦值為最大頻率峰值的一個(gè)選擇的值，在低頻含量中的最大峰值，或者在對(duì)應(yīng)的涉及像素的轉(zhuǎn)換過的圖像塊中的低頻含量中的峰值。根據(jù)另一實(shí)施例，每個(gè)像素被賦值為兩個(gè)或更多這樣峰值的增加的像素值的值。

在已轉(zhuǎn)換的差分圖像中的氣體檢測(cè)

步驟412是可選的，并且包含差分圖像400的進(jìn)一步處理，或者以處理過差分圖像600，頻域圖像700或lp圖像701的形式的差分圖像的處理過的版本。以下，術(shù)語“差分圖像”可能涉及圖像400，600，700或701中的任何一個(gè)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，步驟412包括在場(chǎng)景中通過基于差分圖像400,600,700，701檢測(cè)在第一ir圖像或者第二ir圖像中的氣體表示像素來檢測(cè)氣體；以及通過在描繪場(chǎng)景的圖像中調(diào)整那些與所述第一或第二圖像100，200中氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素的像素值來產(chǎn)生第三圖像，或者最終氣體圖像1100，從而氣體表示像素是可區(qū)別的。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在步驟412中，氣體檢測(cè)被執(zhí)行在轉(zhuǎn)換過的差分圖像中，同樣被稱為頻域圖像700。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，在步驟412中，氣體檢測(cè)被執(zhí)行在lp圖像701中。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，氣體檢測(cè)被執(zhí)行在差分圖像400,600,700,701中，為了識(shí)別那些表示呈現(xiàn)在描繪場(chǎng)景中瞬時(shí)單元(比如氣體)的像素的位置。像素的位置通?？梢员槐硎緸椴罘謭D像400,600,700,701中像素的坐標(biāo)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過根據(jù)一個(gè)lp濾波值或閾值對(duì)差分圖像400,600,700,701進(jìn)行l(wèi)p濾波或閾值操作，并且基于差分圖像400,600,700,701的像素值將氣體表示圖像像素從非氣體表示圖像像素中分離出來，以檢測(cè)表示呈現(xiàn)在描繪場(chǎng)景中氣體的像素的位置。

作為氣體檢測(cè)步驟的一部分，在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)差分圖像400,600,700,701的像素執(zhí)行低通濾波或閾值操作可以被用來產(chǎn)生表示某一ir圖像中氣體位置的數(shù)據(jù)的采集，從而創(chuàng)造或產(chǎn)生一氣體映射或氣體圖像800，其中那些已經(jīng)被識(shí)別為表示氣體信息，即包含檢測(cè)到的氣體信息的像素被賦值為與剩余像素的像素值不同的像素值。作為一種選擇，剩余像素被賦值為與那些已經(jīng)被識(shí)別為表示氣體信息，即包含檢測(cè)到的氣體信息的像素的像素值不同的像素值。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，那些已經(jīng)被識(shí)別為表示氣體信息，即包含檢測(cè)到的氣體信息的像素被賦值為第一像素值，并且剩余的像素被賦值為第二像素值?？蛇x地，所產(chǎn)生的氣體映射，或氣體圖像是二元映射或圖像，其中，表示檢測(cè)到的氣體信息的像素被賦值為像素值1，并且剩余的像素被賦值為像素值0，或者其中表示檢測(cè)到的氣體信息的像素被賦值為像素值0，并且剩余的像素被賦值為像素值1。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，那些已經(jīng)被識(shí)別為表示氣體信息，即包含檢測(cè)到的氣體信息的像素被賦值為像素值，例如1或0，而剩余像素的像素值不作改變。作為一種選擇，剩余像素的像素值被賦值為，例如1或0，而那些已經(jīng)被識(shí)別為表示氣體信息，即包含檢測(cè)到的氣體信息的像素的像素值不作改變。

氣體檢測(cè)和/或可視化模式

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)步驟410，411及412的進(jìn)一步處理的實(shí)施例的組合表示了在ir成像設(shè)備或ir成像布局中可獲得的不同模式。換句話說，對(duì)于進(jìn)一步處理有著不止一種的模式，包含通過使用fft操作或psd操作將數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換至頻域中的選擇；低通濾波數(shù)據(jù)采集；和/或執(zhí)行氣體檢測(cè)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，ir成像設(shè)備或ir成像布局的使用者能夠通過使用以下揭示的與圖6相關(guān)的交互功能4選擇一種模式，或在模式之間切換。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可選擇的模式通過整合在ir成像設(shè)備中或與之耦接的顯示器中的圖形用戶界面中的菜單選項(xiàng)被呈現(xiàn)給使用者。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)環(huán)境，在生產(chǎn)，校準(zhǔn)或使用中一個(gè)模式被自動(dòng)地選擇。

根據(jù)一個(gè)使用情況實(shí)施例，對(duì)于那種或多或少是靜止的ir成像設(shè)備來說，使用那種包含通過使用fft操作或psd操作將數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換至頻域中的模式并且根據(jù)如上所揭示的方法的氣體檢測(cè)是有益的。這可能適用于，例如，固定安裝的監(jiān)測(cè)類型照相機(jī)，或者放置在架子或三腳架上的照相機(jī)。然而，這種模式當(dāng)然也可以用在手持式成像設(shè)備。

根據(jù)另外一個(gè)使用情況實(shí)施例，對(duì)于那種相對(duì)于成像場(chǎng)景可能一直移動(dòng)的手持照相機(jī)來說，使用那種包含低通濾波的模式并且同樣可選地包含閾值的氣體檢測(cè)是有益的。在這個(gè)情況下氣體檢測(cè)和/或可視化通常沒有上面所揭示的模式那么準(zhǔn)確。然而，這個(gè)模式仍舊相對(duì)于那種沒有執(zhí)行進(jìn)一步處理的圖像，提供了一個(gè)大大加強(qiáng)的關(guān)于氣體可視化的圖像。然而，這個(gè)模式當(dāng)然也可能被用在那種ir成像設(shè)備被固定安裝或安置在架子或三腳架上的檢測(cè)情況。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，如果基于環(huán)境，沒有特定的模式被使用者或自動(dòng)地選擇，那么整合在ir成像設(shè)備中的或與之耦接的顯示器會(huì)顯示一個(gè)規(guī)則的ir，可見光或那種還有沒根據(jù)于此揭示的實(shí)施例被處理過的組合圖像。

產(chǎn)生氣體可視化圖像

步驟414至418涉及通過調(diào)整在描繪場(chǎng)景的圖像中的氣體表示像素的像素值來產(chǎn)生氣體可視化圖像，從而氣體表示像素是可區(qū)別的。

步驟414是可選的，并且如果步驟412已經(jīng)被執(zhí)行，其可被執(zhí)行。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在步驟414中，通過將氣體映射，或氣體圖像800與差分圖像組合以產(chǎn)生一個(gè)中間氣體圖像900，從而與那些已經(jīng)被識(shí)別為表示氣體信息的，即在氣體映射，或氣體圖像中已經(jīng)被分配了一個(gè)或多個(gè)氣體識(shí)別值的像素相對(duì)應(yīng)的像素被賦值為差分圖像中對(duì)應(yīng)像素的像素值。在中間氣體圖像900中，剩余像素的像素值被設(shè)置為，例如0，1或者被選擇用來將剩余像素從那些與已經(jīng)被識(shí)別為表示氣體信息的像素相對(duì)應(yīng)的像素中區(qū)分或區(qū)別出來的任何其他值。這導(dǎo)致中間氣體圖像成為差分圖像的一個(gè)處理過的版本，其中所有來自差分圖像中那些關(guān)于已經(jīng)被識(shí)別為表示氣體信息的像素的像素信息被保留，而所有來自差分圖像中那些關(guān)于剩余像素的像素信息被移除，例如，將所有剩余像素分配給一個(gè)不依賴于差分圖像的單一像素值。

舉例而言，如果氣體映射，或者氣體圖像是一個(gè)二元映射或圖像，其中氣體表示像素已經(jīng)被賦值為像素值1，并且剩余像素，例如那些還沒有被識(shí)別為表示氣體的像素已經(jīng)被賦值為像素0，然后氣體映射或圖像可以與差分圖像相乘為了獲得一個(gè)處理過的差分圖像，其中非氣體像素信息被移除。

作為一種選擇，如果氣體映射，或氣體圖像是一個(gè)二元映射或圖像，其中氣體表示像素已經(jīng)被賦值為像素值0，并且剩余像素，例如那些還沒有被識(shí)別為表示氣體的像素已經(jīng)被賦值為像素1，然后氣體映射或圖像可以從差分圖像中減去，在所有像素值小于0的像素被設(shè)置為0的步驟之后。

一個(gè)中間氣體圖像900的示例，其中表示氣體的像素已經(jīng)被檢測(cè)到并且被賦值為差分圖像中對(duì)應(yīng)像素的像素值，并且進(jìn)一步其中，那些對(duì)于所有非氣體像素的像素信息已經(jīng)被移除，如圖2c所示。

在一個(gè)可選步驟416中，從先前執(zhí)行的步驟中輸入的圖像的像素值被調(diào)整。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，輸入圖像是一個(gè)被產(chǎn)生的差分圖像400，600或lp圖像701，并且調(diào)整像素值包括根據(jù)如下進(jìn)一步所揭示的一個(gè)預(yù)定顏色或灰度調(diào)色板的調(diào)整。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，帶有調(diào)整過的像素值的中間氣體圖像1000被產(chǎn)生。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在中間氣體圖像900中氣體表示像素的像素值根據(jù)一個(gè)預(yù)定像素值調(diào)色板而被調(diào)整，以產(chǎn)生一個(gè)帶有調(diào)整過的像素值的中間氣體圖像1000。

預(yù)定的調(diào)色板可以包含任何合適的對(duì)于人眼能從其他區(qū)別出來的表示的選擇，例如灰度值，不同的亮度值，不同的圖案比如半色調(diào)圖案，某一顏色比如紅色，綠色或藍(lán)色的不同明亮度，或者包含兩個(gè)，三個(gè)，或者更多不同色彩，飽和度或亮度的不同顏色的刻度。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，調(diào)色板可以包含一個(gè)單一的像素值，比如在色彩，飽和度或亮度/強(qiáng)度上沒有變化的單一顏色值，當(dāng)應(yīng)用于在中間氣體圖像900中氣體表示像素的像素值時(shí)產(chǎn)生一單調(diào)的(flat)顏色表示。

不管何種表示被選擇用于調(diào)色板，在所選調(diào)色板中的表示被映射于中間氣體圖像900的像素值，從而某一像素將根據(jù)所選的調(diào)色板被某一像素值所映射。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，舉例而言，在ir成像設(shè)備的生產(chǎn)或校準(zhǔn)過程中，或在氣體檢測(cè)及可視化方法的發(fā)展或?qū)嵤┲?，映射關(guān)系是預(yù)定的。

在調(diào)整完中間氣體圖像900中像素值之后，一個(gè)帶有調(diào)整過的像素值的中間氣體圖像1000因此被獲得。

在步驟418中，一個(gè)氣體可視化圖像，同樣被稱為最終氣體圖像1100被產(chǎn)生。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過調(diào)整在描繪場(chǎng)景的圖像1200中的氣體表示像素的像素值以產(chǎn)生最終氣體圖像1100，從而氣體表示像素是可區(qū)別的。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過根據(jù)像素值的預(yù)定調(diào)色板調(diào)整lp圖像701的像素值以獲得最終氣體圖像1100，其中預(yù)定的調(diào)色板包括如上呈現(xiàn)的調(diào)色板選項(xiàng)中的一個(gè)選擇。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第三圖像的產(chǎn)生包括將所產(chǎn)生的差分圖像400，600或lp圖像701與描繪場(chǎng)景的圖像1200相組合。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該組合包括依賴于所產(chǎn)生的差分圖像400，600或lp圖像701調(diào)整在描繪場(chǎng)景的圖像1200中的像素值，比如說通過將差分或lp圖像添加至描繪場(chǎng)景的圖像中或?qū)⒉罘只騦p圖像與之相乘。

如上與步驟416相關(guān)的所述，根據(jù)一些實(shí)施例的差分圖像400，600或lp圖像701，在其被添加至描繪場(chǎng)景的圖像之前，可以根據(jù)預(yù)定的顏色或灰度調(diào)色板被進(jìn)一步調(diào)整。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，差分圖像400，600或lp圖像701，在其被添加至描繪場(chǎng)景的圖像或與之相乘之前，可以與一個(gè)因子相乘，例如在0至1之間，從而根據(jù)由所述因子確定的不透明度添加信息。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，為了獲得一個(gè)帶有調(diào)整過的像素值的中間氣體圖像1000，lp圖像701的像素值在步驟416中已經(jīng)被調(diào)整，并且在步驟418中，所述帶有調(diào)整過的像素值的中間氣體圖像1000與描繪場(chǎng)景的圖像相組合。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在步驟412中氣體檢測(cè)已經(jīng)在lp圖像701中執(zhí)行從而產(chǎn)生一個(gè)氣體映射800，在產(chǎn)生的氣體映射之后，根據(jù)以上揭示的實(shí)施例，可以被用作包含可選步驟414至418中任何或所有的進(jìn)一步方法步驟的輸入。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過將所選的描繪場(chǎng)景的圖像1200與中間氣體圖像900或調(diào)整過的中間氣體圖像1000以一種基于在中間氣體圖像900中的與氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素的像素值，調(diào)整在描繪場(chǎng)景的圖像1200中與氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素的像素值的方式進(jìn)行組合，以獲得最終氣體圖像1100。因此，所導(dǎo)致的最終氣體圖像1100被產(chǎn)生，其中，所描繪的場(chǎng)景以及在描繪的場(chǎng)景中呈現(xiàn)的氣體是可見的，以及其中場(chǎng)景與場(chǎng)景中呈現(xiàn)的氣體之間的位置關(guān)系實(shí)質(zhì)上是準(zhǔn)確的。換句話說，中間氣體圖像900與描繪場(chǎng)景的圖像1200相組合，以產(chǎn)生最終氣體圖像1100，其中，呈現(xiàn)在描繪場(chǎng)景中的氣體是可見的。作為一種選擇，如果可選步驟416已經(jīng)被執(zhí)行，那么調(diào)整過的中間氣體圖像1000與描繪場(chǎng)景的圖像1200相組合以產(chǎn)生一個(gè)最終氣體圖像1100，其中呈現(xiàn)在描繪場(chǎng)景中的氣體是可見的。

在最終氣體圖像1000的產(chǎn)生中還有許多進(jìn)一步不同的選項(xiàng)及實(shí)施例。舉例而言，最終氣體圖像可以基于：

-根據(jù)不同調(diào)色板的調(diào)整過中間氣體圖像1000；

-僅僅包含差分圖像的中間圖像；

-產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上覆蓋氣體像素的云結(jié)構(gòu)。一個(gè)云結(jié)構(gòu)可以被置于氣體像素之上或更近似地覆蓋氣體像素，例如圍繞所檢測(cè)到氣體像素的中心。這樣一個(gè)云結(jié)構(gòu)可以是一個(gè)預(yù)先定義的項(xiàng)目，比如儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的圖庫云，并且可以被疊加在最終氣體圖像上。云結(jié)構(gòu)是可擴(kuò)展的或具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的尺寸。

對(duì)于氣體可視化圖像的基礎(chǔ)圖像的選項(xiàng)

根據(jù)實(shí)施例，描繪場(chǎng)景并且被用作為氣體可視化圖像的基礎(chǔ)的圖像1200可以從不同的選項(xiàng)中選擇。在一個(gè)實(shí)施例中，圖像1200是一個(gè)ir圖像并且通過調(diào)整在ir圖像1200中氣體表示像素的像素值來產(chǎn)生最終氣體圖像1100，其中ir圖像1200是第一ir圖像100，或第二ir圖像200，或者是與它們不同的，利用與捕獲第一及第二圖像相同的ir成像系統(tǒng)所捕獲的描繪場(chǎng)景的第三ir圖像，該ir成像系統(tǒng)被包含在ir成像設(shè)備中，比如是ir照相機(jī)或ir成像布局。

根據(jù)另外一個(gè)實(shí)施例，描繪場(chǎng)景的圖像1200從一暫時(shí)的差分圖像400或處理過的差分圖像600而產(chǎn)生，同樣地調(diào)整了與檢測(cè)到的氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素的像素值。

根據(jù)其他實(shí)施例，通過調(diào)整在描繪場(chǎng)景的圖像1200中的氣體表示像素的像素值來產(chǎn)生最終氣體圖像1100，其中圖像1200已經(jīng)被一不同的ir成像系統(tǒng)，即可見光成像系統(tǒng)，或是任何其他種類適于接收一定波長范圍的光并對(duì)所接收到的光產(chǎn)生可見表示的成像系統(tǒng)，這種不同的ir成像系統(tǒng)被包含在ir成像設(shè)備，比如ir照相機(jī)，或ir成像布局之中或與之通信地耦接。

根據(jù)另一實(shí)施例，描繪場(chǎng)景的圖像1200是一個(gè)融合圖像，這個(gè)融合圖像是描繪場(chǎng)景的ir圖像與可見光圖像相互融合的結(jié)果，同樣被稱為描繪場(chǎng)景的視覺圖像。相互融合的ir圖像及可見光圖像分別被ir成像系統(tǒng)及可見光成像系統(tǒng)所捕獲，這些成像系統(tǒng)可以被包含在ir成像設(shè)備中，比如ir照相機(jī)，或包含在ir成像布局中，或者可以與ir成像設(shè)備，比如ir照相機(jī)，或ir成像布局通信地耦接。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，通過調(diào)整在融合圖像中的氣體表示像素的像素值來產(chǎn)生最終氣體圖像1100。ir圖像與可見光圖像的融合可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)熟知的方法執(zhí)行，這里不再贅述。

最終氣體圖像1100的一個(gè)示例在圖2d中示出。如圖2d所示，呈現(xiàn)在場(chǎng)景中的氣體在最終氣體圖像1100中是可區(qū)別地看見。從而使得觀察最終氣體圖像1100的人能很輕易地解釋這個(gè)圖像并且可視覺檢測(cè)在場(chǎng)景中是否有氣體呈現(xiàn)，并且如果是這樣，有多少氣體并且氣體位于場(chǎng)景中的何處。換句話說，一個(gè)便于解釋的氣體可視化被提供。

氣體可視化選項(xiàng)

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)包含檢測(cè)到的氣體的像素被表示為3比特的信息，其中信息的一個(gè)比特包含了顏色信息。顏色信息可以例如從表示負(fù)值的不同飽和度的綠色跨度到表示正值的不同飽和度的紅色。舉例而言，顏色值還有具有一個(gè)從-1到1的范圍，其中-1等于全飽和綠色，0等于沒有顏色/飽和度，以及1等于全飽和紅色。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，每個(gè)像素中信息的第二和第三比特包含了原始灰度圖像的像素值。換句話說，原始圖像的像素值是不會(huì)被重寫的，而是保持它們?cè)械男问剑唵蔚靥砑右粋€(gè)比特的顏色信息。在這種方式中，“氣體云的樣子”被保持，由于在透明的方式中氣體是可見的，添加的顏色信息具有變化的不透明度。這進(jìn)一步改善了在圖像中可視的氣體信息的可解釋性，由于在圖像中部分可視的透明云，或羽毛(plume)是非常直觀地被理解為氣體。

對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，任何合適的數(shù)字或其他刻度可以被同于揭示比特信息的范圍，并且任何顏色值，比如色度和飽和度，亮度/強(qiáng)度和/或灰度值的選擇可以被用于比特信息的可視化。

根據(jù)另外的實(shí)施例，每個(gè)像素采用任何已知的色彩空間表示，例如rgb，ciexyz或者cielab被表示為三個(gè)比特顏色。

對(duì)齊

如果使用與捕獲第一及第二ir圖像相同的ir成像設(shè)備捕獲到的ir圖像被用作最終氣體圖像1100的基礎(chǔ)，那在不同的成像系統(tǒng)之間自然而然地沒有視差。因此，當(dāng)在帶有調(diào)整過的像素值的中間氣體圖像1000中的圖像信息，或中間氣體圖像900的圖像信息，與作為最終氣體圖像1100的基礎(chǔ)的ir圖像相組合時(shí)，將沒有涉及像素移位的視差需要被補(bǔ)償。

根據(jù)那些不同的成像系統(tǒng)，比如是兩個(gè)不同的ir成像系統(tǒng)或者是一ir成像系統(tǒng)及一視覺成像系統(tǒng)，被用于捕獲圖像信息的實(shí)施例，在成像元件之間的光軸可以相互間隔一段距離，并且被認(rèn)為是視差的光學(xué)現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn)，從而導(dǎo)致在不同成像系統(tǒng)中捕獲到的圖像之間產(chǎn)生視差相關(guān)的像素移位。為了消除由于成像系統(tǒng)之間的視差距離以及成像系統(tǒng)光軸之間的角度所產(chǎn)生的視差相關(guān)的誤差，那些待組合的圖像必須先以某種方式對(duì)齊。

因此，在捕獲之后，視覺圖像及ir圖像可以被對(duì)齊以補(bǔ)償光軸之間的視差，視差的出現(xiàn)通常是由于在用于捕獲所述圖像的傳感器的位置方面的差別，以及因?yàn)槟切┩ǔＪ沟脗鞲衅鳠o法準(zhǔn)確地平行安置的機(jī)械公差所造成在軸線之間的角度。

計(jì)算機(jī)可讀取媒介

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供有一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取媒介，其上存儲(chǔ)有用于執(zhí)行一種方法的非瞬時(shí)信息，該方法包括：在第一時(shí)間示例捕獲描繪場(chǎng)景的第一ir圖像；在第二時(shí)間示例捕獲描繪場(chǎng)景的第二ir圖像；對(duì)源于第一及第二ir圖像的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理操作以產(chǎn)生表示第一或第二圖像中氣體位置的數(shù)據(jù)的采集；基于數(shù)據(jù)采集，通過檢測(cè)在先前步驟中第一或第二ir圖像中的氣體表示像素以檢測(cè)場(chǎng)景中的氣體；并且，通過在描繪場(chǎng)景的圖像中調(diào)整與在先前步驟中第一或第二ir圖像中的氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素的像素值來產(chǎn)生氣體可視化圖像，從而氣體表示像素在氣體可視化圖像中是可區(qū)別的。

根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，提供有計(jì)算機(jī)可讀取媒介，其上存儲(chǔ)有用于執(zhí)行以上揭示的方法實(shí)施例中任何一種的非瞬時(shí)信息。

系統(tǒng)架構(gòu)

圖6示出了包含具有ir成像傳感器20的ir成像系統(tǒng)12的ir成像設(shè)備或者ir成像布局1的實(shí)施例的示意圖。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，ir成像設(shè)備被實(shí)現(xiàn)為一臺(tái)將用于執(zhí)行，捕獲，以及圖像處理的單元和功能整合于其中的設(shè)備。ir成像設(shè)備可以是比如一臺(tái)ir照相機(jī)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，ir成像布局包括了一個(gè)或多個(gè)單元并且在一個(gè)或多個(gè)用于執(zhí)行，捕獲，以及圖像處理的單元之間能夠數(shù)據(jù)通信和/或傳輸。在下文對(duì)于系統(tǒng)架構(gòu)的說明中，術(shù)語“ir成像設(shè)備”以及“ir成像布局”將會(huì)可交換地使用，其中，僅有的差別在于單元及功能是否被包含在一個(gè)單一的物理單元或設(shè)備中，或者單元及功能是否可通信地或其他方面地耦接，從而構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)物理單元或設(shè)備的布局。

根據(jù)實(shí)施例，ir成像設(shè)備或布局1可以進(jìn)一步包括一個(gè)具有視覺傳感器16的可見光成像系統(tǒng)11。ir成像設(shè)備或布局1進(jìn)一步包括至少一個(gè)存儲(chǔ)器15。

通過被包括在ir成像設(shè)備或布局1中的ir成像系統(tǒng)12執(zhí)行ir圖像的捕獲?？蛇x地，同樣可以通過被包括在ir成像設(shè)備或布局1中的可見光成像系統(tǒng)11而捕獲的視覺圖像。捕獲到的一個(gè)或多個(gè)圖像被傳送至被包括在ir成像設(shè)備1中能夠執(zhí)行圖像處理操作的處理單元2。捕獲到的圖像同樣可以隨著可能的中間儲(chǔ)存被傳送被包括在ir成像布局1中的處理單元，該處理單元與成像系統(tǒng)12，11耦接，但物理上與之分離或在其外部。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，處理單元被配置為從ir成像系統(tǒng)12中接收并處理紅外圖像。整合在ir成像設(shè)備中的處理，或者與ir布局相耦接的單獨(dú)的處理單元配備有特殊設(shè)計(jì)的程序或者適于控制處理單元去執(zhí)行于此揭示的發(fā)明方法中實(shí)施例的步驟及功能的程序編碼。

處理單元2可以是一個(gè)處理器，比如通?；蛱厥饽康奶幚硪妫缡俏⑻幚砥?，微控制器或其他儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)可讀取的存儲(chǔ)媒介上的包括編碼片段或編碼部分控制邏輯，那些編碼片段或編碼部分適于執(zhí)行某一任務(wù)，并且儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)可讀取的存儲(chǔ)媒介上的其他編碼片段可以在使用中改變。這些可改變的片段可以包括將被用作不同任務(wù)(比如成像設(shè)備或布局1的校準(zhǔn)，尤其是對(duì)于圖像空間濾波的采樣率或?yàn)V波)的輸入的參數(shù)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，處理器或處理單元2被配置為處理來自描繪場(chǎng)景的紅外傳感器的紅外圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，處理器被配置為接收一個(gè)描繪場(chǎng)景并且在第一時(shí)間示例被捕獲的第一ir圖像；接收一個(gè)描繪場(chǎng)景并且在第二時(shí)間示例被捕獲的第二ir圖像；對(duì)源于第一及第二ir圖像的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理操作以產(chǎn)生表示圖像中氣體位置的數(shù)據(jù)的采集；以及依賴于數(shù)據(jù)采集，通過在描繪場(chǎng)景的圖像中調(diào)整像素值以產(chǎn)生一第三圖像，例如是氣體可視化圖像。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，處理單元2被配置為依賴于數(shù)據(jù)采集，通過在描繪場(chǎng)景的圖像中調(diào)整像素值以產(chǎn)生一第三圖像，或氣體可視化圖像。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，處理單元2被配置為通過調(diào)整與第一或第二捕獲到的ir圖像中氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素的像素值以產(chǎn)生第三圖像，或氣體可視化圖像，從而氣體表示像素在氣體可視化圖像中是可區(qū)別的。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，處理單元2被配置為基于數(shù)據(jù)采集通過檢測(cè)在第一或第二ir圖像中氣體表示像素來檢測(cè)場(chǎng)景中的氣體。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，處理單元2被配位為執(zhí)行根據(jù)于此呈現(xiàn)的方法實(shí)施例中任何或所有的步驟。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，處理單元2是可配置地使用一個(gè)硬件描述語言(hdl)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，處理單元2是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)，即一個(gè)被設(shè)計(jì)成在制造后由客戶或設(shè)計(jì)師配置的集成電路。為了這個(gè)目的，本發(fā)明的實(shí)施例包括被配置為控制一個(gè)fpga去執(zhí)行于此揭示的方法實(shí)施例的步驟及功能的配置數(shù)據(jù)。

在本文中，術(shù)語“計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品”以及“計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)媒介”可以通常被用于涉及媒體，比如存儲(chǔ)器15或處理單元2的存儲(chǔ)媒介或外部存儲(chǔ)媒介。這些及其他形式的計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)媒體可以被用來對(duì)處理單元2提供用于執(zhí)行的指令。這些指令，通常被稱為“計(jì)算機(jī)程序編碼”(可以以計(jì)算機(jī)程序或其他分組的形式被集合)，當(dāng)被執(zhí)行，能夠使得ir照相機(jī)1執(zhí)行現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施例的特征或功能。進(jìn)一步，如在此所用的“邏輯”可以包括硬件，軟件，固件或者他們的組合。

處理單元2與存儲(chǔ)器15相通信，其中參數(shù)被保持為準(zhǔn)備被處理單元2使用，以及如果使用者想要的話，被處理單元2處理的圖像可以被存儲(chǔ)。一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器15可以包括硬盤驅(qū)動(dòng)起，軟盤驅(qū)動(dòng)器，磁盤驅(qū)動(dòng)器，光盤驅(qū)動(dòng)器，cd或dvd驅(qū)動(dòng)器(r或rw)，或者其他可移動(dòng)或固定的媒體驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)選擇。

進(jìn)一步的實(shí)施例

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，使用者可以將最終氣體圖像1100或?qū)?yīng)于不同方法步驟的任何先前的圖像保存至存儲(chǔ)器15中，為了以后觀察或傳送至另一單元，例如計(jì)算機(jī)，為了進(jìn)一步分析及儲(chǔ)存。

在一個(gè)選擇的實(shí)施例中，所揭示的方法可以通過計(jì)算設(shè)備，比如包含尤其適于執(zhí)行本發(fā)明中一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的方法的步驟的fpga-單元的功能的pc或者包含根據(jù)與圖6相關(guān)的描述的一般處理單元2的pc實(shí)現(xiàn)。計(jì)算設(shè)備可以是ir成像布局1的一部分并且可以與ir成像布局1中的單元及功能相通信地或其他方式耦接。計(jì)算設(shè)備可以進(jìn)一步包括存儲(chǔ)器15以及顯示單元3。這將可能使用揭示的方法來實(shí)況轉(zhuǎn)播，即對(duì)于濾波的及組合的圖像流動(dòng)組，實(shí)時(shí)的或接近實(shí)時(shí)的，以30hz，這樣圖像可以以電影的形式被記錄或重播，但是，仍舊可能使用靜止的畫面。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，ir照相機(jī)包括視覺成像設(shè)備以及適于處理融合的處理器2。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，與中間氣體圖像900或帶有調(diào)整過的像素值的中間氣體圖像1000相組合,以產(chǎn)生一最終氣體圖像1100的描繪場(chǎng)景的圖像1200，其可以被用作為視覺圖像。作為一種選擇，檢測(cè)到的氣體可以分別地在視覺圖像及ir圖像中被添加或著色。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，包括呈現(xiàn)在場(chǎng)景中氣體的可視化的最終氣體圖像1100被呈現(xiàn)在被包含在ir照相機(jī)中或與之通信地耦接的顯示器3上給ir照相機(jī)的使用者。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，處理單元2適于對(duì)源于第一及第二ir圖像的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理操作以產(chǎn)生表示在圖像中氣體位置的數(shù)據(jù)的采集。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，處理單元2適于基于數(shù)據(jù)采集通過檢測(cè)在先前步驟的第一或第二ir圖像中的氣體表示像素來檢測(cè)場(chǎng)景中的氣體。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，處理單元2適于通過在描繪場(chǎng)景的圖像1200中調(diào)整與先前步驟中第一或第二ir圖像中的氣體表示像素相對(duì)應(yīng)的像素的像素值以產(chǎn)生一氣體可視化圖像，同樣被稱為最終氣體圖像1100，從而在氣體可視化圖像中氣體表示像素是可區(qū)別的。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，ir成像設(shè)備或布局1進(jìn)一步包括交互功能4，使得ir成像設(shè)備或布局1的操作者向ir成像設(shè)備或布局提供輸入。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，交互功能包括一個(gè)或多個(gè)用于輸入命令和/或控制信號(hào)的控制設(shè)備的一個(gè)選擇，例如一個(gè)交互顯示器，鍵盤和/或記錄/按鈕。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，操作者可以調(diào)整有關(guān)于呈現(xiàn)在場(chǎng)景中的氣體有多少待被檢測(cè)相對(duì)于圖像中有多少噪聲將被不恰當(dāng)?shù)乇徽J(rèn)為是氣體并被氣體檢測(cè)方法檢測(cè)到的氣體檢測(cè)的敏感度。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，敏感度等級(jí)值是與可選的邊緣檢測(cè)步驟s520及s540的兩個(gè)閾值，以及氣體檢測(cè)步驟412的閾值相關(guān)的函數(shù)。因此，根據(jù)一個(gè)預(yù)定的函數(shù)，對(duì)于組合的敏感度值的調(diào)整將導(dǎo)致所有閾值的調(diào)整。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，對(duì)于步驟414，s520以及s540的一個(gè)或多個(gè)閾值可以被單獨(dú)地，或者組合地調(diào)整。

對(duì)于步驟s520及s540來說，一個(gè)增加的閾值會(huì)導(dǎo)致敏感度較低的檢測(cè)，可能會(huì)允許更多的氣體信息被理解為邊緣并因此被移除，而對(duì)于步驟412來說，閾值的增加會(huì)導(dǎo)致敏感度較高的檢測(cè)，其中帶有像素值的像素在較大范圍中被檢測(cè)為包含氣體信息。

因此，如果操作者想要確保在檢測(cè)中沒有氣體信息被錯(cuò)過，那么敏感度可以被手動(dòng)地降低，而如果操作者想要確保在檢測(cè)結(jié)果中只包括氣體而不包括其他東西，那么敏感度可以被手動(dòng)地增加。觀察ir成像設(shè)備或布局1的顯示器3上的結(jié)果的操作者可以進(jìn)一步向上調(diào)整及向下調(diào)整氣體敏感度，直至操作者對(duì)顯示的結(jié)果表示滿意。

使用情況

在一個(gè)實(shí)施例的示例使用情況，ir成像設(shè)備1的操作者將ir成像設(shè)備對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)場(chǎng)景，在目標(biāo)場(chǎng)景中懷疑有氣體出現(xiàn)，例如從管道中泄漏的氣體。

當(dāng)ir成像設(shè)備1對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)場(chǎng)景，在ir成像設(shè)備1的顯示器3上將那種任何呈現(xiàn)在場(chǎng)景中的氣體是可見的圖像，實(shí)時(shí)地或接近實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)給操作者。任何呈現(xiàn)在場(chǎng)景中的氣體被檢測(cè)到并且對(duì)于在圖像幀序列中的每一圖像幀都是可視化的，該圖像幀序列被ir成像設(shè)備1捕獲。由于檢測(cè)到的氣體對(duì)于每一幀都是可見的，觀察在ir成像設(shè)備1的顯示器3上顯示的圖像序列的操作者將看到活動(dòng)的氣體可視化，其中，實(shí)時(shí)的，可見氣體相對(duì)于場(chǎng)景中剩余的部分被正確地定位。這通過將氣體在或大約在那個(gè)氣體信息已經(jīng)被檢測(cè)到的圖像中的像素之上可見是可行的。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可見的氣體具有正確的尺寸和分布，因?yàn)槠湓谀切┮呀?jīng)被識(shí)別為包含氣體信息的像素上可視化。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可見氣體具有一個(gè)氣體狀，或云狀的外貌，例如通過以一種非-不透明的方式被疊加在描繪場(chǎng)景的圖像上的氣體信息和/或通過使用多于一種色調(diào)和/或飽和度等級(jí)著色的氣體信息。而且，由于對(duì)于每一幀氣體可視化都被更新，并且正確地或至少近似正確地描繪了檢測(cè)氣體的形狀，操作者將經(jīng)歷隨著從一幀到另一幀的可視化變化，可見氣體以氣體狀的方式連續(xù)地移動(dòng)。

進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)具有創(chuàng)造性的實(shí)施例的方法改善了任何類型ir照相機(jī)的氣體檢測(cè)及可視化性能，無論其是帶有冷卻檢測(cè)器的照相機(jī)或是帶有非冷卻檢測(cè)器的，這是由于方法使得檢測(cè)變得更加精確，這則是歸因于ir圖像中較小的差別可以被做成可區(qū)別的這個(gè)事實(shí)。

對(duì)于非冷卻的檢測(cè)器照相機(jī)，這通常是困難的去區(qū)別不同波長數(shù)據(jù)之間的差別。而且圖像經(jīng)常包含許多噪聲。具有創(chuàng)造性方法的圖像處理步驟因此使得在那些之前不可能實(shí)現(xiàn)的圖像中實(shí)現(xiàn)氣體檢測(cè)。

對(duì)于冷卻的檢測(cè)器照相機(jī)，相對(duì)于先前的方法，氣體檢測(cè)及可視化性能被改善。

對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，如果所使用的ir照相機(jī)適于某一寬帶或窄帶的波長輻射，其將仍舊獲得有利的氣體檢測(cè)及可視化能力。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，ir照相機(jī)可以是一個(gè)單頻帶ir照相機(jī)，這意味著ir照相機(jī)適于接收在一定波長范圍內(nèi)的輻射并且創(chuàng)建示出所接收到輻射可見表示的圖像。ir照相機(jī)的這種適應(yīng)，即固定的波長范圍敏感度，可以通過在描繪的場(chǎng)景與ir傳感器20之間的固定的光學(xué)元件的使用，或通過那些被臨時(shí)固定的可調(diào)整的物理/硬件或軟件光學(xué)元件，比如是雙頻濾波器或?yàn)V光輪，而實(shí)現(xiàn)。臨時(shí)固定這些光學(xué)元件會(huì)導(dǎo)致ir照相機(jī)作為一個(gè)單頻帶ir照相機(jī)，即，帶有固定的波長范圍敏感度的ir照相機(jī)。

根據(jù)其他實(shí)施例，ir照相機(jī)可以是一個(gè)單頻帶ir照相機(jī)，這意味著ir照相機(jī)成像系統(tǒng)適于接收在一定波長范圍內(nèi)的輻射并且創(chuàng)建示出所接收到輻射可見表示的圖像。

那些有利于檢測(cè)及可視化的氣體的一些示例是：1-戊烯，苯，丁烷，乙烷，乙醇，乙苯，乙烯，庚烷，己烷，異戊二烯，甲基乙基酮，甲烷，甲醇，甲基異丁基酮，辛烷，戊烷，丙烷，丙烯，甲苯和/或二甲苯。

應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明的實(shí)施例有較佳的實(shí)施性，且并非對(duì)本發(fā)明作任何形式的限制，任何熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容變更或修飾為等同的有效實(shí)施例，但凡未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改或等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。