【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于移动式气体和化学成像相机的窗口遮蔽传感器以引用方式并入任何优先权申请本申请要求2017年11月9日提交的名称为“WINDOWOBSCURATIONSENSORSFORMOBILEGASANDCHEMICALIMAGINGCAMERAS”(用于移动式气体和化学成像相机的窗口遮蔽传感器)的美国临时专利申请No.62/584，076和2017年11月10日提交的名称为“WINDOWOBSCURATIONSENSORSFORMOBILEGASANDCHEMICALIMAGINGCAMERAS”(用于移动式气体和化学成像相机的窗口遮蔽传感器)的美国临时专利申请No.62/584，684的优先权，这些临时专利申请中的每一者的全部内容据此全文以引用方式并入本文以用于所有目的。关于联邦赞助研发的声明本申请中公开的技术的一些部分由能源高级研究计划署(ARPA-E)根据合同编号DE-AR0000541提供资助。政府在本技术的这些部分中可能享有某些权利。
本专利技术整体涉及用于气云检测的系统和方法，并且具体地涉及检测气体和化学成像相机中的相机窗口的遮蔽的系统和方法。相关技术描述光谱成像系统和方法在多种领域中都有应用。光谱成像系统和方法获得电磁光谱的一个或多个区域中的场景的光谱图像以检测现象、识别材料组成或表征过程。场景的光谱图像可被表示为三维数据立方体，其中该立方体的两条轴线表示场景的两个空间维度并且该数据立方体的第三轴线表示不同波长区域中的场景的光谱信息。可使用数学方法来处理该数据立方体以获得关于...
【技术保护点】
1.一种红外(IR)成像系统，包括：/n外壳；/n光学窗口，所述光学窗口设置在所述外壳上；/n光学检测器系统，所述光学检测器系统设置在所述外壳内；和/n多个在空间上和光谱上不同的光学通道，所述多个在空间上和光谱上不同的光学通道将入射IR辐射从所述光学窗口转移到所述光学检测器系统，其中所述多个光学通道之中的第一光学通道具有比所述多个光学通道中的其他光学通道中的至少一些光学通道更接近所述光学窗口的焦点距离以检测能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171109 US 62/584,076;20171110 US 62/584,6841.一种红外(IR)成像系统，包括：
外壳；
光学窗口，所述光学窗口设置在所述外壳上；
光学检测器系统，所述光学检测器系统设置在所述外壳内；和
多个在空间上和光谱上不同的光学通道，所述多个在空间上和光谱上不同的光学通道将入射IR辐射从所述光学窗口转移到所述光学检测器系统，其中所述多个光学通道之中的第一光学通道具有比所述多个光学通道中的其他光学通道中的至少一些光学通道更接近所述光学窗口的焦点距离以检测能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
2.根据权利要求1所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第一光学通道具有小于2米的焦点，并且所述多个光学通道中的其他光学通道具有大于10米的焦点。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第一光学通道具有小于2米的焦点，并且所述多个光学通道中的其他光学通道具有大于20米的焦点。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第一光学通道具有小于2米的焦点，并且所述多个光学通道中的其他光学通道具有大于30米的焦点。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第一光学通道具有1米或更小的焦点，并且所述多个光学通道中的其他光学通道具有大于10米的焦点。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第一光学通道具有1米或更小的焦点，并且所述多个光学通道中的其他光学通道具有大于20米的焦点。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第一光学通道具有1米或更小的焦点，并且所述多个光学通道中的其他光学通道具有大于30米的焦点。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道中的所述其他光学通道中的至少一些光学通道的焦点距离比所述第一光学通道的所述焦点距离大至少5米。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道中的所述其他光学通道中的至少一些光学通道的焦点距离比所述第一光学通道的所述焦点距离大至少10米。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道中的所述其他光学通道中的至少一些光学通道的焦点距离比所述第一光学通道的所述焦点距离大至少20米。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第一光学通道具有1米或更小的焦点距离。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第一光学通道具有2米或更小的焦点距离。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的IR成像系统，其中所述第一光学通道和所述其他光学通道包括用于使物体成像到所述光学检测器系统上的成像透镜，所述成像透镜具有焦距。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的IR成像系统，其中所述其他光学通道中的透镜的所述焦距超过所述第一光学通道的所述焦距。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的IR成像系统，其中所述其他光学通道中的透镜的所述焦距超过所述第一光学通道的所述焦距至少2倍。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的IR成像系统，其中所述其他光学通道中的透镜的所述焦距超过所述第一光学通道的所述焦距至少5倍。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的IR成像系统，其中所述第一光学通道对焦在所述光学窗口处以检测能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的IR成像系统，其中所述第一光学通道具有所述光学通道基本上对焦的景深，并且其中所述第一光学通道的所述景深在所述光学窗口的深度与超过所述光学窗口大约1米之间延伸。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的IR成像系统，其中所述第一光学通道具有所述光学通道基本上对焦的景深，并且其中所述第一光学通道的所述景深在所述光学窗口的深度与超过所述光学窗口大约50cm之间延伸。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的IR成像系统，其中所述第一光学通道具有所述光学通道基本上对焦的景深，并且其中所述第一光学通道的所述景深在所述光学窗口的深度与超过所述光学窗口大约20cm之间延伸。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的IR成像系统，其中所述第一光学通道具有所述光学通道基本上对焦的景深，并且其中所述第一光学通道的所述景深在所述光学窗口的深度与超过所述光学窗口大约10cm之间延伸。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的IR成像系统，还包括：
一种包括处理电子器件的处理单元，所述处理单元被配置为处理来自所述第一光学通道的图像数据以检测能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为评估所述图像数据有多少对焦以检测能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为评估所述图像数据的对比度以检测能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为执行所述图像数据的边缘增强。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为执行所述图像数据的边缘检测。
27.根据权利要求1至26中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为执行所述图像数据的归一化。
28.根据权利要求1至27中任一项所述的IR成像系统，其中所述图像数据的所述归一化包括缩放所述图像数据。
29.根据权利要求1至28中任一项所述的IR成像系统，其中所述图像数据的所述归一化包括从所述图像数据扣减。
30.根据权利要求1至29中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为评估图像数据是否超过阈值以确定是否存在能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
31.根据权利要求1至30中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的第二光学通道具有比所述多个光学通道中的所述其他光学通道中的至少一些光学通道更接近所述光学窗口的焦点距离以检测能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
32.根据权利要求31所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第二光学通道具有小于2米的焦点，并且所述多个光学通道中的其他光学通道具有大于10米的焦点。
33.根据权利要求1至32中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第二光学通道具有小于2米的焦点，并且所述多个光学通道中的其他光学通道具有大于20米的焦点。
34.根据权利要求1至33中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第二光学通道具有小于2米的焦点，并且所述多个光学通道中的其他光学通道具有大于30米的焦点。
35.根据权利要求1至34中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第二光学通道具有1米或更小的焦点，并且所述多个光学通道中的其他光学通道具有大于10米的焦点。
36.根据权利要求1至35中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第二光学通道具有1米或更小的焦点，并且所述多个光学通道中的其他光学通道具有大于20米的焦点。
37.根据权利要求1至36中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第二光学通道具有1米或更小的焦点，并且所述多个光学通道中的其他光学通道具有大于30米的焦点。
38.根据权利要求1至37中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道中的所述其他光学通道中的至少一些光学通道的焦点距离比所述第二光学通道的所述焦点距离大至少5米。
39.根据权利要求1至38中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道中的所述其他光学通道中的至少一些光学通道的焦点距离比所述第二光学通道的所述焦点距离大至少10米。
40.根据权利要求1至39中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道中的所述其他光学通道中的至少一些光学通道的焦点距离比所述第二光学通道的所述焦点距离大至少20米。
41.根据权利要求1至40中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第二光学通道具有1米或更小的焦点距离。
42.根据权利要求1至41中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的所述第二光学通道具有2米或更小的焦点距离。
43.根据权利要求1至42中任一项所述的IR成像系统，其中所述第二光学通道和所述其他光学通道包括用于使物体成像到所述光学检测器系统上的成像透镜，所述成像透镜具有焦距。
44.根据权利要求1至43中任一项所述的IR成像系统，其中所述其他光学通道中的透镜的所述焦距超过所述第二光学通道的所述焦距。
45.根据权利要求1至44中任一项所述的IR成像系统，其中所述其他光学通道中的透镜的所述焦距超过所述第二光学通道的所述焦距至少2倍。
46.根据权利要求1至45中任一项所述的IR成像系统，其中所述其他光学通道中的透镜的所述焦距超过所述第二光学通道的所述焦距至少5倍。
47.根据权利要求1至46中任一项所述的IR成像系统，其中所述多个光学通道之中的第二光学通道对焦在所述光学窗口处以检测能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
48.根据权利要求1至47中任一项所述的IR成像系统，其中所述第二光学通道具有所述光学通道基本上对焦的景深，并且其中所述第二光学通道的所述景深在所述光学窗口的深度与超过所述光学窗口大约1米之间延伸。
49.根据权利要求1至48中任一项所述的IR成像系统，其中所述第二光学通道具有所述光学通道基本上对焦的景深，并且其中所述第二光学通道的所述景深在所述光学窗口的深度与超过所述光学窗口大约50cm之间延伸。
50.根据权利要求1至49中任一项所述的IR成像系统，其中所述第二光学通道具有所述光学通道基本上对焦的景深，并且其中所述第二光学通道的所述景深在所述光学窗口的深度与超过所述光学窗口大约20cm之间延伸。
51.根据权利要求1至50中任一项所述的IR成像系统，其中所述第二光学通道具有所述光学通道基本上对焦的景深，并且其中所述第二光学通道的所述景深在所述光学窗口的深度与超过所述光学窗口大约10cm之间延伸。
52.根据权利要求1至51中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为处理来自所述第二光学通道的图像数据以检测能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
53.根据权利要求1至52中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为评估来自所述第二光学通道的所述图像数据有多少对焦以检测能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
54.根据权利要求1至53中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为评估来自所述第二光学通道的所述图像数据的对比度以检测能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
55.根据权利要求1至54中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为执行来自所述第二光学通道的所述图像数据的边缘增强。
56.根据权利要求1至55中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为执行来自所述第二光学通道的所述图像数据的边缘检测。
57.根据权利要求1至56中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为执行来自所述第二光学通道的所述图像数据的归一化。
58.根据权利要求1至57中任一项所述的IR成像系统，其中所述图像数据的所述归一化包括缩放来自所述第二光学通道的所述图像数据。
59.根据权利要求1至58中任一项所述的IR成像系统，其中所述图像数据的所述归一化包括从来自所述第二光学通道的所述图像数据扣减。
60.根据权利要求1至59中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为评估来自所述第二光学通道的图像数据是否超过阈值以确定是否存在能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
61.根据权利要求1至60中任一项所述的IR成像系统，其中多个所述光学通道对焦在光学无穷远处以检测目标物质。
62.根据权利要求1至61中任一项所述的IR成像系统，其中多个所述光学通道对焦在至少10米的距离处以检测目标物质。
63.根据权利要求1至62中任一项所述的IR成像系统，其中多个所述光学通道对焦在至少20米的距离处以检测目标物质。
64.根据权利要求1至63中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被进一步配置为处理来自所述多个光学通道的图像数据以检测所述目标物质。
65.根据权利要求1至64中任一项所述的IR成像系统，其中所述光学检测器系统包括多个光学检测器，每个光学检测器与所述光学通道中的相应一者相关联。
66.根据权利要求1至65中任一项所述的IR成像系统，其中所述光学检测器系统包括具有多个区域的至少一个光学检测器，每个所述区域与所述光学通道中的相应一者相关联。
67.根据权利要求1至66中任一项所述的IR成像系统，其中：
所述多个光学通道之中的第二光学通道对焦在所述光学窗口处；并且
所述处理单元被配置为处理来自所述第一光学通道和所述第二光学通道的图像数据以检测能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
68.根据权利要求1至67中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为：
比较来自所述第一光学通道和所述第二光学通道的图像数据以检测能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
69.根据权利要求1至68中任一项所述的IR成像系统，其中比较所述第一图像和所述第二图像包括比较所述第一图像和所述第二图像并且使用视差所引起的所述第一图像和所述第二图像之间的差异来确定是否存在能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
70.根据权利要求1至69中任一项所述的IR成像系统，其中比较所述第一图像和所述第二图像包括执行所述第一图像和所述第二图像的相关。
71.根据权利要求1至70中任一项所述的IR成像系统，其中所述第一光学通道和所述第二光学通道沿给定方向在空间上不同，并且其中处理单元被配置为：
比较来自沿着所述给定方向处于多个偏移的所述第一光学通道和所述第二光学通道的图像数据以检测能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
72.根据权利要求1至71中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为增强来自所述两个光学通道的所述图像数据中的边缘。
73.根据权利要求1至72中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为将非锐化遮罩应用于来自所述两个光学通道的所述图像数据。
74.根据权利要求1至73中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为从来自所述两个光学通道的所述图像数据减去至少一个基准图像。
75.根据权利要求1至74中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为检测来自所述两个光学通道的所述图像数据中的边缘。
76.根据权利要求1至75中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为将边缘检测遮罩应用于来自所述两个光学通道的所述图像数据。
77.根据权利要求1至76中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为将索贝尔滤波器应用于来自所述两个光学通道的所述图像数据。
78.根据权利要求1至77中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为将索贝尔滤波器应用于来自所述两个光学通道的所述图像数据以创建第一渐变图像和第二渐变图像。
79.根据权利要求1至78中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为使所述第一渐变图像和所述第二渐变图像归一化。
80.根据权利要求1至79中任一项所述的IR成像系统，其中所述处理单元被配置为使所述第一渐变图像和所述第二渐变图像互相关以检测能够使所述系统的操作劣化的遮蔽。
81.根据权利要求1至80中任一项所述的IR成像系统，其中所述窗口嵌入在所述外壳中或处于所述外壳中的开口中。
82.根据权利要求1至81中任一项所述的IR成像系统，其中所述IR成像系统被配置为补偿因遮蔽而引起的衰减效应。
83.根据权利要求1至82中任一项所述的IR成像系统，其中所述IR成像系统被配置为使得所述系统的操作包括对图像执行光谱分析以检测目标物质，并且其中所述IR成像系统被配置为在所述光谱分析时补偿因遮蔽而引起的衰减效应。
84.根据权利要求1至83中任一项所述的IR成像系统，其中所述IR成像系统被配置为使得所述系统的操作包括对图像执行光谱分析以检测目标物质，并且其中所述IR成像系统被配置为在确定目标物质的存在过程中削弱来自所述多个光学通道中的所述其他光学通道的红外图像数据的一个或多个帧。
85.一种用于使场景中的目标物质成像的红外(IR)成像系统，所述IR成像系统包括：
光学窗口；
第一相机系统，所述第一相机系统被配置为通过所述光学窗口采集所述场景的红外图像数据；
第二相机系统，所述第二相机系统在比所述第一相机系统更接近所述光学窗口处对焦；和
处理单元，所述处理单元包含处理器，所述处理单元被配置为：
分析来自所述第一相机系统的所述红外图像数据以基于所述红外图像数据来检测所述目标物质；以及
分析来自所述第二相机系统的...
【专利技术属性】
技术研发人员：瑞恩·马勒里，欧哈德·伊斯莱尔·巴利拉，罗伯特·蒂莫西·凯斯特，
申请(专利权)人：逆转光子公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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