[其他]气体成像系统

说明书

本文公开了一种气体成像系统。气体成像系统包括小透镜阵列，其配置为接收来自场景的热辐射并且传输热辐射的多个基本相同的子图像；双折射偏振干涉仪，其配置为基于进入双折射偏振干涉仪的每条光线的相应位置来为多个子图像中的每条光线生成光程差，光程差组合形成干涉条纹图案；以及红外焦平面阵列，其配置为通过双折射偏振干涉仪捕获由于光程差而由干涉条纹图案调制的多个子图像的热图像。捕获的热图像可以表示来自场景的热辐射的多个干涉图样本点，并且可以用于构建来自场景的热辐射的多个高光谱图像。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2015年6月16日提交的标题为“MULTIPLE GAS VISUALIZINGMETHODS AND SYSTEMS”的美国临时申请 No.62/180,557的权益和优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开一般涉及气体的成像和可视化，并且具体地涉及使用红外成像相机和方法的气体成像和可视化。

背景技术

热成像设备(例如IR相机)可以用于检测例如来自逃逸性气体排放或气体泄漏的例如气体云或烟流形式的气体出现，并且用于以气体红外图像的形式将这种气体出现进行视觉表示。这种气体红外图像可以用于可视化气体出现或气体泄漏，例如以图像上的烟或云的形式呈现在相机的取景器上、在集成的或单独的显示器上或在外部计算设备上，从而允许用户在由IR相机观察和成像的场景中看到气体发生。这种技术的变体被称为被动红外气体成像，并基于使用来自场景的辐射而没有任何额外的照明来检测气体。

已提供了这样的气体检测红外相机，其能够生成描绘的区域的完整画面，其中气体在相机的取景器上以烟雾形式出现。已经开发了两种主要类型的相机，其工作在不同的波段；中波红外波段3-5微米和长波红外波段 7-14微米。这些使用窄带光谱滤波器来挑选感兴趣的波长的相机能够检测气体并对气体进行可视化。

当用于气体成像中的气体检测时，需要改进IR相机的性能。

实用新型内容

本公开的实施例包括气体成像系统。该系统包括小透镜阵列，其配置为基于接收的从场景发射的热辐射来形成多个热辐射光线束。进一步，该系统包括双折射偏振干涉仪和红外检测器，所述双折射偏振干涉仪配置为为多个光线束的每个别光线生成光程差，其中光程差组合以形成干涉条纹图案，该红外检测器配置为捕获场景的基于各自的热辐射光线束并且由干涉条纹图案进行调制的热子图像。捕获的热子图像可以表示来自场景的热辐射的多个干涉图样本点，并且可以被用来构建来自场景的热辐射的多个高光谱图像，以实现对场景中的经选择的不同气体进行检测、识别和/或成像。

在一些实施例中，由所述干涉条纹图案调制的所述多个子图像的所述热图像表示来自所述场景的所述热辐射的多个干涉图样本点，所述多个干涉图样本点的数量由所述多个子图像的数量决定。

在一些实施例中，气体成像系统进一步包括逻辑设备，其配置为基于由所述干涉条纹图案调制的所述多个子图像的所述热图像来确定多个高光谱图像，每个高光谱图像表示来自所述场景的在不同的波段中的热辐射。

在一些实施例中，所述逻辑设备配置为至少通过对来自所述热图像的像素组分别应用傅立叶变换来确定所述多个高光谱图像，每个像素组包括在各个子图像中的相同相对位置处的像素。

在一些实施例中，所述逻辑设备进一步配置为通过分析所述高光谱图像以与感兴趣的一种或多种气体的红外吸收/发射光谱进行比较来检测和/或识别所述一种或多种气体的存在。

在一些实施例中，所述逻辑设备进一步配置为产生所述高光谱图像的视觉表示以供用户观看。

在一些实施例中，所述小透镜阵列和所述双折射偏振干涉仪被定位成使得包括在所述小透镜阵列中的小透镜的焦平面与所述干涉条纹图案的定位平面重合；和所述红外焦平面阵列位于重合的所述焦平面和所述干涉条纹图的所述定位平面中。