[发明专利]阿基米德螺旋线推扫滤光差分气体泄漏红外成像方法

权利要求书

1.一种阿基米德螺旋线推扫滤光差分气体泄漏红外成像方法，该方法适用于读出方式为逐行读出的红外焦平面探测器，其特征在于，该方法包括如下具体步骤：

步骤一、设计一个具有两个滤光片和两个挡光片的滤光盘；

滤光盘上滤光片和挡光片的形状均由阿基米德螺旋线确定，且两滤光片和两挡光片沿滤光盘圆周方向交替布设；

其中所述滤光片为背景滤光片和泄漏气体滤光片；

所述背景滤光片透过的光谱范围不包含最强吸收峰λp，泄漏气体滤光片透过的光谱范围包含最强吸收峰λp，所述λp为待测泄漏气体在红外焦平面探测器工作波段内的最强吸收峰；所述两片挡光片的其中一片为高发射率挡光片，另一片为低发射率挡光片；

步骤二、在利用红外焦平面探测器对待测泄漏气体进行红外成像时，利用所述具有4个滤光片的滤光盘对红外焦平面探测器进行推扫，则泄漏气体滤光片完全扫过红外焦平面探测器时获得泄漏气体图像，背景滤光片完全扫过红外焦平面探测器时获得背景图像，两片挡光片分别完全扫过红外焦平面探测器时获得挡光图像A和挡光图像B；

步骤三、将泄漏气体图像分别与挡光图像A和挡光图像B进行差分运算，将两次差分运算的结果取平均获得去除盲元的泄漏气体图像；

将背景图像分别与挡光图像A和挡光图像B进行差分运算，将两次差分运算的结果取平均获得去除盲元的背景图像；

步骤四、对挡光图像A和挡光图像B进行灰度差异分析，获得非均匀校正模型，利用该非均匀校正模型对去除盲元的泄漏气体图像和去除盲元的背景图像分别进行非均匀性校正；

步骤五、将校正后的泄漏气体图像和背景图像进行差分运算，获得最终图像。

2.如权利要求1所述的一种阿基米德螺旋线推扫滤光差分气体泄漏红外成像方法，其特征在于，所述步骤一采用如下具体步骤设计滤光盘：

步骤101、计算用于确定滤光片和挡光片形状的阿基米德螺旋线的线形；

以滤光盘的圆心作为坐标原点，建立滤光盘上阿基米德螺旋线的极坐标表达式为：

r＝χθ

其中，r是极径，θ是极角，χ是比例系数；

取：

χ=2pm2+n2π]]>

其中，p为红外焦平面探测器的像元间距，m×n为红外焦平面探测器的像元规模；

步骤102、确定滤光盘的半径；

计算滤光盘有效滤光区的最小半径，令滤光盘中阿基米德螺旋线的最小极径为r_min：

rmin=π3χ]]>

滤光盘有效滤光区的最小半径R₁为：R₁=r_min+AC；

红外焦平面探测器为矩形ABCD，所述AC为矩形ABCD的对角线长度；

选择滤光盘有效滤光区半径R₀≥R₁，滤光盘有效滤光区半径R₀加上支撑结构和同步信号孔大小后作为最终的滤光盘半径R。

3.如权利要求1所述的一种阿基米德螺旋线推扫滤光差分气体泄漏红外成像方法，其特征在于，所述高发射率挡光片的发射率大于0.95，所述低发射率挡光片的发射率低于高发射率挡光片的发射率。

4.如权利要求1所述的一种阿基米德螺旋线推扫滤光差分气体泄漏红外成像方法，其特征在于，所述获得非均匀校正模型的具体过程为：

步骤301、建立非均匀校正模型即：

Y_ij＝G_ijX_ij+O_ij

其中Y_ij为像元(i,j)的校正响应值，X_ij为像元(i,j)的响应值，G_ij为校正增益，O_ij为校正偏移量；

步骤302、假设挡光图像A中各像元的理想响应值均为V_A，挡光图像B中各像元的理想响应值均为V_B：

VA=GijXij(A)+OijVB=GijXij(B)+Oij]]>

X_ij(A)为挡光图像A中像元(i,j)的响应值，X_ij(B)为挡光图像B中像元(i,j)的响应值；

其中，V_A、V_B分别为：

VA=Σi=1MΣj=1NXij(A)m×n]]>  VB=Σi=1MΣj=1NXij(B)m×n]]>

则求解出校正增益G_ij和校正偏移量O_ij为：

Gij=VA-VBXij(A)-Xij(B)Oij=VAXij(B)-VBXij(A)Xij(B)-Xij(A);]]>

由此获得非均匀校正模型。