一种污染气体FTIR被动遥测扫描成像高分辨重建方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113129215A(43)申请公布日2021.07.16(21)申请号202110475314.7(22)申请日2021.04.29(71)申请人中国科学院合肥物质科学研究院地址230031安徽省合肥市蜀山湖路350号(72)发明人徐亮胡运优沈先春金岭徐寒杨邓亚颂(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人张乾桢(51)Int.Cl.G06T3/40(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种污染气体FTIR被动遥测扫描成像高分辨重建方法(57)摘要本发明涉及一种污染气体FTIR被动遥测扫描成像高分辨重建方法，包括：一种污染气体FTIR被动遥测扫描成像高分辨重建方法，其特征在于包括如下步骤：步骤A：对污染气体云团柱浓度低分辨率图像进行上采样处理；步骤B：采用全变分盲反卷积交替最小化算法对步骤A的采样处理结果进行盲反卷积处理；步骤C：将步骤B的结果，通过不同有毒有害气体对应的监测上下限参数进行分段线性增强；步骤D：将步骤C的结果通过HSI颜色空间映射并叠加到背景可见光图像的对应区域，为分析污染气体扩散态势和泄漏源定位提供了高分辨率的可视化图像。CN113129215ACN113129215A权利要求书1/2页1.一种污染气体FTIR被动遥测扫描成像高分辨重建方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤A：对污染气体云团柱浓度低分辨率图像进行上采样处理；步骤B：采用全变分盲反卷积交替最小化算法对步骤A的采样处理结果进行盲反卷积处理；步骤C：将步骤B的结果，通过不同有毒有害气体对应的监测上下限参数进行分段线性增强；步骤D：将步骤C的结果通过HSI颜色空间映射并叠加到背景可见光图像的对应区域，为分析污染气体扩散态势和泄漏源定位提供高分辨率的可视化图像。2.根据权利要求1所述的一种污染气体FTIR被动遥测扫描成像高分辨重建方法，其特征在于：所述步骤A对污染气体云团柱浓度低分辨率图像进行上采样处理，具体包括：步骤A1：测量光谱经定量分析得到的柱浓度图像按扫描阵列的顺序排列为矩阵形式；步骤A2：采用以bicubic为核函数的双立方卷积插值算法对污染气体云团柱浓度低分辨率图像进行上采样，采样倍数由背景可见光图像与红外视场大小的对应关系确定。3.根据权利要求2所述的一种污染气体FTIR被动遥测扫描成像高分辨重建方法，其特征在于：所述步骤A1柱浓度图像由以下方式得到：仪器采集过程为自左向右，按行优先以‘S’形扫描得到的低分辨率柱浓度图像。4.根据权利要求1所述的一种污染气体FTIR被动遥测扫描成像高分辨重建方法，其特征在于：所述步骤A2的上采样方法是以bicubic为核函数的双立方卷积插值，核函数参数值a取‑1。5.根据权利要求1所述的一种污染气体FTIR被动遥测扫描成像高分辨重建方法，其特征在于：所述步骤B，采用全变分盲反卷积交替最小化算法对步骤A的采样处理结果进行盲反卷积处理，FTIR被动遥测扫描成像系统中，污染气体云团柱浓度图像高分辨重建为单张图像的盲复原问题，具体包括：步骤B1：TV正则化系数λ对图像边缘细节复原起着决定性作用，以迭代方法设定一系列的预定值；步骤B2：采用采用全变分盲反卷积交替最小化算法估计以逼近真实图像X；步骤B3：对步骤B2的结果进行清晰度评价函数灰度差分乘积，选取清晰度最高的估计作为最后结果。6.根据权利要求1所述的一种污染气体FTIR被动遥测扫描成像高分辨重建方法，其特征在于：所述步骤C具体包括：将步骤B3结果估计进行HSI颜色空间映射：其中C为柱浓度图像像素值，C1为柱浓度检测下限，C2为预警下限，Cmax为实测超过C2的2CN113129215A权利要求书2/2页最大值，H1与H2为FTIR被动扫描成像系统设定的颜色分界，以便更好地区分柱浓度的预警等级信息。7.根据权利要求1所述的一种污染气体FTIR被动遥测扫描成像高分辨重建方法，其特征在于：所述步骤D包括：以步骤C中的结果向背景可见光图层上绘制伪彩色，得到融合污染气体云团柱浓度的伪彩色结果。8.根据权利要求1至7任一项所述的一种污染气体FTIR被动遥测扫描成像高分辨重建方法，其特征在于：适用于FTIR被动遥测扫描成像领域中的污染气体云团可视化。3CN113129215A说明书1/5页一种污染气体FTIR被动遥测扫描成像高分辨重建方法技术领域[0001]本发明涉及大气环境监测领域，尤其涉及一种污染气体FTIR被动遥测扫描成像高分辨重建方法。背景技术[0002]随着社会的快速发展，突发性气体泄漏事故频繁发生，对生态环境和人类安全具有重大危害，为预防此类事故的发生，常态化监测及预警是有效手段之一。而傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术具有非接触式、