(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210466129.6 (22)申请日 2022.04.29 (71)申请人 光沦科技 （深圳） 有限公司 地址 518063 广东省深圳市南 山区粤海街 道高新区社区高新南环路29 号留学生 创业大厦1401层04室 (72)发明人 田宜彬　李志伟　王凌　 (74)专利代理 机构 广州三环 专利商标代理有限 公司 44202 专利代理师 徐李娜 (51)Int.Cl. G01N 21/31(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 基于宽光谱扫描的气体成像方法及装置 (57)摘要 本发明公开了一种基于宽光谱扫描的气体 成像方法及装置， 该方法包括： 控制光源照射待 测目标气体； 基于光电传感器矩阵， 采集待测目 标气体在光源照射下的多个成像点中每个成像 点通过波长选通器件后所形成的图像信息； 根据 待测目标气体对应的所有成像点中每个成像点 对应的图像信息， 确定待测目标气体的气体图 像。 可见， 实施本发明能够通过宽光谱对气体进 行扫描成像， 还能够结合线光源 形成对气体的扫 描大视场， 这样， 不仅有利于准确地检测出该气 体的气体参数， 还有利于对气体吸收光谱的多个 点进行同时测量， 进而提升气体成像的成像效果 以及成像实时性， 且较于传统的半导体激光器扫 描成像， 还有利于提升气体检测时的操作 简便性 以及降低检测器件的成本 。 权利要求书3页 说明书18页 附图5页 CN 115060669 A 2022.09.16 CN 115060669 A 1.一种基于 宽光谱扫描的气体成像方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 控制目标光源照射待测目标气体； 所述目标光源包括线光源或者面光源， 所述目标光 源为将从所述宽光谱输出的点 光源转换 得到的； 基于光电传感器矩阵， 采集所述待测目标气体在所述目标光源照 射下的多个目标成像 点中每个所述目标成像点通过波长选通器件后所形成的目标图像信息； 所述波长选通器件 设置有至少一个成像光学区域， 每个所述成像光学区域设置有对应的波长且所有 所述成像 光学区域中每个所述成像光学区域对应的波长互不相同， 每个所述成像光学区域用于允许 波长为该成像光学区域对应波长的光 通过； 根据所述待测目标气体对应的所有所述目标成像点中每个所述目标成像点对应的目 标图像信息， 确定所述待测目标气体的气体图像。 2.根据权利要求1所述的基于宽光谱扫描的气体成像方法， 其特征在于， 所述光电传感 器矩阵设置有至少一个成像像素区域， 每个所述成像像素区域均存在唯一对应的所述成像 光学区域， 每个所述成像像素区域用于采集所有 所述目标成像点中每个所述目标成像点通 过所述波长选通器件中、 与该成像像素区域对应的所述成像光学区域后所形成的目标图像 像素， 每个所述目标成像点对应的目标图像信息包括基于所有所述成像像素区域所采集到 的该目标成像点的所有所述目标图像 像素； 以及， 所述根据 所述待测目标气体对应的所有所述目标成像点中每个所述目标成像点 对应的目标图像信息， 确定所述待测目标气体的气体图像， 包括： 根据所述待测目标气体对应的所有所述目标成像点中每个所述目标成像点对应的目 标图像信息， 确定每 个所述目标成像点对应的气体吸 收光谱； 根据每个所述目标成像点对应的气体吸收光谱， 计算每个所述目标成像点对应的气体 浓度值； 根据所有所述目标成像点对应的气体浓度值， 确定所述待测目标气体的气体图像。 3.根据权利要求2所述的基于宽光谱扫描的气体成像方法， 其特征在于， 所述根据 所述 待测目标气 体对应的所有 所述目标成像点中每个所述目标成像点对应的目标图像信息， 确 定每个所述目标成像点对应的气体吸 收光谱， 包括： 根据所述待测目标气体对应的所有所述目标成像点中每个所述目标成像点的每个所 述目标图像 像素， 确定每 个所述目标成像点对应的每 个光谱吸 收信号； 对每个所述目标成像点对应的所有所述光谱吸收信号进行拟合， 得到每个所述目标成 像点对应的气体吸 收光谱。 4.根据权利要求3所述的基于宽光谱扫描的气体成像方法， 其特征在于， 在所述根据 所 述待测目标气体对应的所有所述目标成像点中每个所述目标成像点的每个所述目标图像 像素， 确定每 个所述目标成像点对应的每 个光谱吸 收信号之前， 所述方法还 包括： 根据预先采集到的参考成像点的参考成像信 息， 计算所述待测目标气体中每个所述目 标成像点的每个所述目标图像像素与该目标成像点对应的参考成像点的参考图像像素之 间的像素差值； 所述参考成像点的参考成像信息包括所述参考成像点对应的所有 所述目标 成像点中每 个所述目标成像点的所有所述目标图像 像素对应的参 考图像像素； 其中， 所述根据 所述待测目标气体对应的所有所述目标成像点中每个所述目标成像点 的每个所述目标图像 像素， 确定每 个所述目标成像点对应的每 个光谱吸 收信号， 包括：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115060669 A 2将所述待测目标气体中每个所述目标成像点对应的像素差值， 确定为每个所述目标成 像点对应的每 个光谱吸 收信号； 以及， 所述方法还 包括： 确定所述待测目标气体的检测环境， 并判断所述检测环境是否满足预设检测环境条 件； 当判断结果为否时， 触发执行所述的根据预先采集到的参考成像点的参考成像信息， 计算所述待测目标气体中每个所述目标成像点的每个所述目标图像像素与该目标成像点 对应的参 考成像点的参 考图像像素之间的像素差值的操作。 5.根据权利要求4所述的基于宽光谱扫描的气体成像方法， 其特征在于， 所述波长选通 器件还设置有 数量与所有 所述成像光学区域的总数量相等的参考光学区域， 且每个所述参 考光学区域均存在唯一对应的所述成像光学区域， 每个所述参考光学区域允许通过的光的 波长与该参考光学区域对应的所述成像光学区域的波长相匹配， 以及所述光电传感器矩阵 还设置有与所有 所述成像像素区域的总数量相等的参考像素区域， 且每个所述参考像素区 域均存在唯一对应的所述成像 像素区域以及唯一对应的所述 参考光学区域； 以及， 所述 参考成像点对应的参 考成像信息是通过以下 方式采集得到的： 通过所述宽光谱， 控制第二 光源照射 参考气体装置中的参 考气体； 基于所述光电传感器矩阵中的所有所述参考像素区域， 采集所述参考气体在所述第 二 光源照射下 的参考成像点通过所述波长选通器件中的所有所述参考光学区域后所形成的 参考图像信息； 每个所述参考像素区域用于采集所述参考成像点通过所述波长选通器件 中、 与该参考像素区域对应的所述参考光学区域后所形成的参考图像像素， 所述参考成像 点对应的参考图像信息包括基于所有所述参考像素区域所采集到的所述参考成像点的所 有所述参考图像像素。 6.根据权利要求1 ‑5任一项所述的基于宽光谱扫描的气体成像方法， 其特征在于， 所述 控制目标光源照射待测目标气体， 包括： 确定与待测目标气体相匹配的目标光源器件； 通过所述目标光源器件， 控制目标光源照射待测目标气体； 其中， 当所述目标光源器件包括所述宽光谱和线扩展镜头时， 所述目标光源为线光源； 当所述目标光源器件包括所述宽光谱以及光学微振镜， 或者， 所述宽光谱、 所述光学微振镜 以及所述线扩展镜 头时， 所述目标光源为 面光源。 7.根据权利要求6所述的基于宽光谱扫描的气体成像方法， 其特征在于， 在所述根据 所 述待测目标气 体对应的所有所述目标成像点对应的目标图像信息， 确定所述待测目标气 体 的气体图像之后， 所述方法还 包括： 获取所述待测目标气体所在目标区域的区域实景图像； 所述区域实景图像是基于目标 相机得到的； 根据所述目标相机的第 一目标参数以及所述光电传感器矩阵的第 二目标参数， 对所述 区域实景图像以及所述气体图像执行图像融合操作， 得到目标融合图像； 所述目标相 机的 第一目标参数包括所述 目标相机的光学参数和/或所述 目标相机的坐标参数， 所述光电传 感器矩阵的第二目标参数包括所述光电传感器矩阵中每个光电传感器的光学参数和/或坐 标参数；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115060669 A 3