相机3的对角线视场角均为30°。
[0026]如图2所示，第一紫外相机的透过率中心波长为300nm，半高全宽为10nm，第二紫外相机3的透过率中心波长为320nm，半高全宽为10nm，除透过率不同外，第一紫外相机2和第二紫外相机3的其它参数完全相同，视场均与可见光相机I重合。
[0027]在本实施例中，紫外光谱仪4选择高分辨率紫外光纤光谱仪，工作光谱范围在200nm?400nm，光谱分辨率为0.3nm。对采集的光谱利用紫外差分吸收光谱分析方法计算二氧化硫浓度。
[0028]紫外光谱仪4前端采用一个焦距为300mm的紫外望远镜，紫外望远镜的光轴可见光相机I的光轴平行，在紫外望远镜的焦面处连接一口径为200 μ m的紫外光纤，光纤的另一端与紫外光谱仪4连接，用于将紫外望远镜收集的目标的光束导入紫外光谱仪4。紫外望远镜的视场为可见光相机I中心视场的有限区域，通过标定可确定在可见光相机I视场中的具体位置和范围。
[0029]在本实施例中，显示屏5和计算机6选用便携式计算机，利用计算机6对可见光相机1、第一紫外相机2、第二紫外相机3和紫外光谱仪4进行同步控制，并对采集图像和光谱数据进行处理，并将处理结果在显示屏5上实时显示。
[0030]本发明一种二氧化硫气体成像遥测装置的遥测方法，其测试步骤为:(I)打开计算机6，软件界面中分别有可见光相机1、第一紫外相机2和第二紫外相机3的成像界面，紫外光谱仪测4得的光谱曲线窗口，以及处理后图像窗口。其中处理后图像窗口显示的数据为两个紫外相机采集图像差分处理后，再进行伪彩色处理，最后与可见光图像融合的图像；
[0031](2)调整设备的光轴方向，使被测的污染物排放口及排放污染物烟羽图像显示在可见光图像的中心区域，可见光相机I成像界面的中心有一个用红色圆圈标出的区域，表示紫外光谱仪4采集的是该区域内的光谱数据，微调设备指向，使圆圈在烟羽的大致中心位置；
[0032](3)紫外光谱仪4采集的数据包含了图像中圆圈位置的光谱，利用该光谱结合差分吸收光谱算法计算出该位置的二氧化硫浓度，再根据两个紫外相机采集的图像计算出的差分图像圆圈区域的亮度值与紫外光谱仪4采集光谱计算出的二氧化硫浓度值进行比对，反演出整个图像区域的二氧化硫浓度值分布，反演方法是线性插值法；
[0033](4)将计算的二氧化硫浓度赋予不同的颜色，如低浓度为蓝色，高浓度为红色，将处理后的伪彩色图融合进可见光图像中，融合后的图像在显示屏5上实时显示。
[0034]以上所述，仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。
【主权项】
1.一种二氧化硫气体成像遥测装置，其特征在于，该装置由可见光相机(I)、第一紫外相机(2)、第二紫外相机(3)、紫外光谱仪(4)、显示器(5)和计算机(6)组成，其中可见光相机(I)、第一紫外相机(2)和第二紫外相机(3)组成的紫外-可见多光谱相机，计算机(6)对可见光相机(I)、第一紫外相机(2)、第二紫外相机(3)、和紫外光谱仪(4)进行同步控制。2.根据权利要求1所述的一种二氧化硫气体成像遥测装置，其特征在于可见光相机(I)为可见光谱段的彩色相机或全色相机，焦距为50mm，对角线视场角为30°。3.根据权利要求1所述的一种二氧化硫气体成像遥测装置，其特征在于可见光相机(1)、第一紫外相机(2)和第二紫外相机(3)具有相同的视场，并且光轴平行，对同一目标物成像。4.根据权利要求1所述的一种二氧化硫气体成像遥测装置，其特征在于第一紫外相机(2)和第二紫外相机(3)的对角线视场角均为30°;第一紫外相机(2)的响应中心波长为300nm，半高全宽为10nm，第二紫外相机(3)响应中心波长为320nm，半高全宽为10nm，除透过率不同外，第一紫外相机(2)和第二紫外相机(3)的其它参数完全相同。5.根据权利要求1所述的一种二氧化硫气体成像遥测装置，其特征在于紫外光谱仪(4)为高分辨率紫外光纤光谱仪，工作光谱范围在200nm?400nm，光谱分辨率为0.3nm。6.根据权利要求1所述的一种二氧化硫气体成像遥测装置，其特征在于紫外光谱仪(4)前端采用一个焦距为300mm的紫外望远镜，紫外望远镜的光轴可见光相机(I)的光轴平行，在紫外望远镜的焦面处连接一 口径为200 μ m的紫外光纤，光纤的另一端与紫外光谱仪(4)连接，用于将紫外望远镜收集到的光束传导到紫外光谱仪(4)。7.一种二氧化硫气体成像遥测方法，其特征在于测试步骤为: 1)、通过由可见光相机(I)、第一紫外相机(2)和第二紫外相机(3)组成的紫外-可见多光谱相机对目标区域成像，紫外光谱仪(4)对视场中心区域进行连续光谱采集； 2)、第一紫外相机(2)、第二紫外相机(3)采集的图像，计算出的差分图像的亮度值； 3)、利用紫外光谱仪(4)采集的光谱结合差分吸收光谱算法计算出该位置的二氧化硫浓度； 4)、再将第一紫外相机(2)、第二紫外相机(3)采集的图像计算出的差分图像中心区域的亮度值与紫外光谱仪(4)采集光谱计算出的二氧化硫浓度值进行比对，通过线性插值法反演出整个图像区域的二氧化硫浓度值分布； 5)、计算机(6)将计算得出的二氧化硫浓度赋予不同的颜色，并将处理后的伪彩色图融合进可见光图像中，融合后的图像在显示器(5)上显示。
【专利摘要】本发明公开了一种二氧化硫气体成像遥测方法与装置，包含紫外-可见多光谱相机、紫外光谱仪、显示器和计算机。通过紫外-可见多光谱相机对目标区域成像，紫外光谱仪对视场中心区域进行连续光谱采集，通过计算机对采集的图像和光谱数据进行处理，并将处理结果在显示屏上实时显示。该装置将紫外-可见多光谱成像与紫外差分吸收光谱探测相结合，实现了可视化动态二氧化硫气体排放遥测，可准确定位固定污染源排放二氧化硫烟羽的位置和浓度分布，采用紫外探测方法，不受水汽干扰，成本较低。
【IPC分类】G01N21/33, G01N21/84
【公开号】CN105044110
【申请号】CN201510447284
【发明人】王新全
【申请人】青岛市光电工程技术研究院
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月27日