一种泄漏气体的浓度量化系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种泄漏气体的浓度量化系统及方法，涉及气体泄漏检测技术领域，包括：温度检测装置，用于检测气体监测区域中泄漏气体的实时气体温度；图像采集装置，用于拍摄得到气体监测区域的包含泄漏气体的实时红外图像；数据处理模块，包括：查找表生成子模块，用于根据预先建立的泄漏气体红外辐射传输模型和实时气体温度生成气体浓度查找表；处理子模块，连接查找表生成子模块，用于根据实时红外图像和气体浓度查找表处理得到红外图像中的各像素点对应的气体浓度值，并将各气体浓度值作为泄漏气体的浓度量化结果输出。有益效果是基于红外图像进行气体浓度的量化，节约成本，且处理过程考虑背景因素的影响，气体浓度量化精度高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
一种泄漏气体的浓度量化系统及方法


[0001]本专利技术涉及气体泄漏检测
，尤其涉及一种泄漏气体的浓度量化系统及方法。

技术介绍

[0002]日常生活、工业生产和交通运输等领域内，有害气体，如天然气、石油等烷烃类易燃易爆气体泄漏会造成多方面的危害。为了减少气体泄漏的危害，需要对区域内是否存在气体泄漏现象进行检测。常见的气体检测方式主要包括：半导体式、催化燃烧式和电化学式、红外线式，即通过对应原理下的传感器，探测区域内的气体浓度。但这些传感器需要与气体进行接触才能进行检测，使得这些传感器的检测范围小，反应迟缓，因此，还可以通过光学远程方式进行气体检测。
[0003]现有技术中，可以通过红外成像检测技术进行气体检测，可以用于可视化气体发生或气体泄漏，但泄漏气体的实时浓度无法量化，需要辅助设置气体浓度检测装置。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种泄漏气体的浓度量化系统，具体包括：
[0005]温度检测装置，设置于气体监测区域，用于检测所述气体监测区域中泄漏气体的实时气体温度；
[0006]图像采集装置，设置于所述气体监测区域，用于拍摄得到所述气体监测区域的包含所述泄漏气体的实时红外图像；
[0007]数据处理模块，分别连接所述温度检测装置和所述图像采集装置，所述数据处理模块包括：
[0008]查找表生成子模块，用于根据预先建立的泄漏气体红外辐射传输模型和所述实时气体温度生成气体浓度查找表；
[0009]处理子模块，连接所述查找表生成子模块，用于根据所述实时红外图像和所述气体浓度查找表处理得到所述红外图像中的各所述像素点对应的气体浓度值，并将各所述气体浓度值作为所述泄漏气体的浓度量化结果输出。
[0010]优选的，所述泄漏气体红外辐射传输模型的表达式如下：
[0011][0012]其中，DN
off
表示无所述泄漏气体时所述红外图像上各像素点的背景灰度参考值；DN
on
表示有所述泄漏气体时各所述像素点的前景灰度参考值；τ
gas
表示气体吸收率；
△
DN表示所述前景灰度值和所述背景灰度值的灰度参考差值；L
b
表示背景辐射量；L(T
g
)表示所述
泄漏气体的所述实时气体温度为T
g
时的辐射量；K、b为标定参数；K
λ
表示气体吸收系数；CL表示所述气体浓度参考值。
[0013]优选的，所述气体浓度查找表为所述背景灰度参考值、所述灰度参考差值、所述实时气体温度与所述气体浓度参考值之间的对应关系表。
[0014]优选的，所述处理子模块包括：
[0015]第一处理单元，用于处理得到所述红外图像的背景图像和前景图像，以及根据所述红外图像识别所述气体监测区域的泄漏气体轮廓，并处理得到气体扩散掩膜图像；
[0016]第二处理单元，连接所述第一处理单元，用于针对所述气体扩散掩膜图像中的表征具有所述泄漏气体的各像素点，根据所述背景图像和所述前景图像，分别处理得到各所述像素点对应的实时背景灰度值和所述实时灰度差值；
[0017]第三处理单元，连接所述第二处理单元，所述第三处理单元包括：
[0018]第一查找子单元，用于在所述气体浓度查找表中匹配得到分别与所述实时背景灰度值和所述实时灰度差值均相近的若干组所述背景灰度参考值和所述灰度参考差值；
[0019]第二查找子单元，连接所述第一查找子单元，用于在所述气体浓度查找表中分别匹配得到每组所述背景灰度参考值和所述灰度参考差值对应的所述气体浓度参考值；
[0020]处理子单元，连接所述第二查找子单元，用于根据各所述气体浓度参考值分别处理得到各所述像素点的所述气体浓度值，并将各所述气体浓度值作为所述泄漏气体的浓度量化结果输出。
[0021]优选的，针对每个所述像素点，根据对应的各所述气体浓度参考值进行线性拟合计算得到所述气体浓度值。
[0022]一种泄漏气体的浓度量化方法，应用于以上任意一项所述的浓度量化系统，所述浓度量化方法包括：
[0023]步骤S1，所述浓度量化系统检测气体监测区域中泄漏气体的实时气体温度，并拍摄得到所述气体监测区域的包含所述泄漏气体的实时红外图像；
[0024]步骤S2，所述浓度量化系统根据预先建立的泄漏气体红外辐射传输模型和所述实时气体温度生成气体浓度查找表；
[0025]步骤S3，所述浓度量化系统根据所述实时红外图像和所述气体浓度查找表处理得到所述红外图像中的各所述像素点对应的气体浓度值，并将各所述气体浓度值作为所述泄漏气体的浓度量化结果输出。
[0026]优选的，所述泄漏气体红外辐射传输模型的表达式如下：
[0027][0028]其中，DN
off
表示无所述泄漏气体时所述红外图像上各像素点的背景灰度参考值；DN
on
表示有所述泄漏气体时各所述像素点的前景灰度参考值；τ
gas
表示气体吸收率；
△
DN表示所述前景灰度值和所述背景灰度值的灰度参考差值；L
b
表示背景辐射量；L(T
g
)表示所述泄漏气体的所述实时气体温度为T
g
时的辐射量；K、b为标定参数；K
λ
表示气体吸收系数；CL表示所述气体浓度参考值。
[0029]优选的，所述气体浓度查找表为所述背景灰度参考值、所述灰度参考差值、所述实时气体温度与所述气体浓度参考值之间的对应关系表。
[0030]优选的，所述步骤S3具体包括：
[0031]步骤S31，所述浓度量化系统处理得到所述红外图像的背景图像和前景图像，以及根据所述红外图像识别所述气体监测区域的泄漏气体轮廓，并处理得到气体扩散掩膜图像；
[0032]步骤S32，所述浓度量化系统针对所述气体扩散掩膜图像中的表征具有所述泄漏气体的各像素点，根据所述背景图像和所述前景图像，分别处理得到各所述像素点对应的实时背景灰度值和所述实时灰度差值；
[0033]步骤S33，所述浓度量化系统在所述气体浓度查找表中匹配得到分别与所述实时背景灰度值和所述实时灰度差值均相近的若干组所述背景灰度参考值和所述灰度参考差值；
[0034]步骤S34，所述浓度量化系统在所述气体浓度查找表中分别匹配得到每组所述背景灰度参考值和所述灰度参考差值对应的所述气体浓度参考值；
[0035]步骤S35，所述浓度量化系统根据各所述气体浓度参考值分别处理得到各所述像素点的所述气体浓度值，并将各所述气体浓度值作为所述泄漏气体的浓度量化结果输出。
[0036]优选的，所述步骤S35中，针对每个所述像素点，根据对应的各所述气体浓度参考值进行线性拟合计算得到所述气体浓度值。
[0037]上述技术方案具有如下优点或有益效果：基于红外图像进行气体浓度的量化，无需辅助设置气体浓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泄漏气体的浓度量化系统，其特征在于，具体包括：温度检测装置，设置于气体监测区域，用于检测所述气体监测区域中泄漏气体的实时气体温度；图像采集装置，设置于所述气体监测区域，用于拍摄得到所述气体监测区域的包含所述泄漏气体的实时红外图像；数据处理模块，分别连接所述温度检测装置和所述图像采集装置，所述数据处理模块包括：查找表生成子模块，用于根据预先建立的泄漏气体红外辐射传输模型和所述实时气体温度生成气体浓度查找表；处理子模块，连接所述查找表生成子模块，用于根据所述实时红外图像和所述气体浓度查找表处理得到所述红外图像中的各所述像素点对应的气体浓度值，并将各所述气体浓度值作为所述泄漏气体的浓度量化结果输出。2.根据权利要求1所述的浓度量化系统，其特征在于，所述泄漏气体红外辐射传输模型的表达式如下：其中，DN
off
表示无所述泄漏气体时所述红外图像上各像素点的背景灰度参考值；DN
on
表示有所述泄漏气体时各所述像素点的前景灰度参考值；τ
gas
表示气体吸收率；ΔDN表示所述前景灰度值和所述背景灰度值的灰度参考差值；L
b
表示背景辐射量；L(T
g
)表示所述泄漏气体的所述实时气体温度为T
g
时的辐射量；K、b为标定参数；K
λ
表示气体吸收系数；CL表示所述气体浓度参考值。3.根据权利要求2所述的浓度量化系统，其特征在于，所述气体浓度查找表为所述背景灰度参考值、所述灰度参考差值、所述实时气体温度与所述气体浓度参考值之间的对应关系表。4.根据权利要求3所述的浓度量化系统，其特征在于，所述处理子模块包括：第一处理单元，用于处理得到所述红外图像的背景图像和前景图像，以及根据所述红外图像识别所述气体监测区域的泄漏气体轮廓，并处理得到气体扩散掩膜图像；第二处理单元，连接所述第一处理单元，用于针对所述气体扩散掩膜图像中的表征具有所述泄漏气体的各像素点，根据所述背景图像和所述前景图像，分别处理得到各所述像素点对应的实时背景灰度值和所述实时灰度差值；第三处理单元，连接所述第二处理单元，所述第三处理单元包括：第一查找子单元，用于在所述气体浓度查找表中匹配得到分别与所述实时背景灰度值和所述实时灰度差值均相近的若干组所述背景灰度参考值和所述灰度参考差值；第二查找子单元，连接所述第一查找子单元，用于在所述气体浓度查找表中分别匹配得到每组所述背景灰度参考值和所述灰度参考差值对应的所述气体浓度参考值；处理子单元，连接所述第二查找子单元，用于根据各所述气体浓度参考值分别处理得
到各所述像素点的所述气体浓度值，并将各所述气体浓度值作为所述泄漏气体的浓度量化结果输出。5.根据权利要求4所述的浓度量化系统，其特征在于，针对每个所述像素点，根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文豪，付泽强，张震，
申请(专利权)人：数量级上海信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：