光学气体成像技术篇1
【关键词】教育技术;三维成像;光技术;虚拟现实
【中图分类号】G40-057【文献标识码】a【论文编号】1009―8097(2009)12―0102―04
一虚拟现实研究现状
虚拟现实技术是许多相关学科领域交叉、集成的产物。它的研究内容涉及到人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制、超声波、心理学等。我们必须清醒地认识到,虽然这个领域的技术潜力是巨大的,应用前景也是很广阔的,但仍存在着许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。
就像电影《黑客帝国》里描述的那样,未来的我们竟可以生活在一个由电脑控制的虚拟世界里。在这个世界里,我们同样拥有各种感觉,同样拥有亲戚朋友,同样拥有工作,同样拥有现实世界的一切“真实”。只是,这一切都是虚拟的[1]。虚拟现实如果应用于教育有可能是教育技术仿真的一个飞跃。虚拟现实营造了“自主学习”的环境,由传统的“以教促学”的学习方式代之以由学习者通过自身与信息和环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式,能做到在教学活动中“学生为主体、教师为主导”。将其引入课堂,展现那些在传统的教学模式中无法实现的教学过程、虚拟各种实验设备和实训环境,甚至用于远程教育,从而生动地表现教学内容。因此,虚拟现实技术进入高校教学的研究,势必将会对探索发展现代教育思想、提高教学质量水平、改善实验培训环境、优化教学过程、加速培养现代化的专业技术人才产生深远的影响[2]。
如何显示虚拟场景呢?现在应用的虚拟现实广角(宽视野)的立体显示,主要采用多通道平面或环幕立体投影展示系统,需配戴跟踪头部运动的虚拟现实头套,另外一些设备还需要数据手套和数据衣。这些系统使用复杂,局限性强,仿真效果差,价格昂贵推广不易。本文虚拟仿真显示的设计构思是采用光技术,利用光投影机投射而成的3D全息展示系统,人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中,并操作、控制环境,实现特殊的目的,即人是这种环境的主宰。能将课堂教学情景、课件内容立体真三维可视化,再配合声音、资源库、智能系统等双向互动,完全模拟真实情景,与现场无异,它具备更大的显示尺寸、更宽的视野、更多的显示内容、更高的显示分辨率,以及更具冲击力和沉浸感的视觉效果。
美国麻省一位叫ChadDyne的29岁理工研究生发明了一种空气投影和交互技术,这是显示技术上的一个里程碑,它可以在气流形成的墙上投影出具有交互功能的图像。此技术来源海市蜃楼的原理,将图像投射在水蒸气上,由于分子震动不均衡,可以形成层次和立体感很强的图像。另据报道,日本公司Scienceandtechnology发明了一种可以用激光束来投射实体的3D影像,这种技术是利用氮气和氧气在空气中散开时,混合成的气体变成灼热的浆状物质,并在空气中形成一个短暂的3D图像。还有,南加利福尼亚大学创新科技研究院的研究人员目前宣布他们成功研制一种360度全息显示屏,这种技术是将图像投影在一种高速旋转的镜子上从而实现三维图像,只不过好像有点危险。可以说这些技术很多国家都在研制,毫不夸张的说这项技术它包含了未来,谁最先使用这项技术,谁就最先走入未来的先进技术行列。[3]
二光技术及其应用效果
1三维成像如何显示
人看周围的世界时,由于两只眼睛的位置不同,得到的图像略有不同,这些图像在脑子里融合起来,就形成了一个关于周围世界的整体景象,这个景象中包括了距离远近的信息。当然,距离信息也可以通过其他方法获得,例如眼睛焦距的远近、物体大小的比较等[4]。
根据人眼立体视觉的特性,实现立体电视的方式也对应为两大类:一类是利用两眼的视差特性,使一对视差信号的两幅图像同时出现在屏幕上,让两眼分别观看这两幅图像来获得立体感觉;第二类是利用一只眼睛也能获得立体感的特性,将一对视差信号的两幅图像先后轮流地出现在屏幕上,从而获得立体感觉。
第三种就是真三维成像,本文拟推荐应用光技术全息三维成像,使用普通光束即可(不需银幕真三维)。这个系统可以用来拍摄诸如篮球比赛的三维影片。如果你的家中有三维播放机,你就可以在虚拟现实状态下观看篮球比赛,观看者会感觉自己仿佛就在场内一样(见图1)。全息三维立体显示正在向全息彩色立体电视和电影的方向发展。同理,课堂教学也能够获得同样的视觉和听觉效果。
图1三维播放机
2如何实现光电三维成像
使用课堂多媒体光电三维成像设备,主教室和各分教室双方的三维立体全息图像便瞬间出现在对方面前,让两个不同空间的人同时出现在一个空间,就好像一个真人站在你面前一样(见图2),然后你便可以和他随意交谈,使用各种表情,那是一种呈现在空气中的光学立体影像,不需要任何屏幕之类的媒质,不像今天的网络卫星远程教学、可视电话还需要一个屏幕才能显像。光虚拟现实技术可很好地应用到虚拟学习环境的建立。它可以虚拟地建立起与真实环境相近的学习场景,可以把远处的人或物以三维的形式投影在空气之中,使学生似乎已处于真实环境之中。另外,比如配一套可触摸超声波虚拟三维物体的系统设备。可使用户通过超声波高度逼真地触摸到虚拟图像,让人们感觉如同把三维图像掌握在手中一样。
图2两个不同空间的人同时出现在一个空间
3虚拟光电三维成像应用原理
以光干涉为例,获得相干光的方法:两列或几列光波在空间相遇时相互迭加,在某些区域始终加强,在另一些区域则始终削弱,形成稳定的强弱分布的现象。不过,只有两列光波的频率相同,位相差恒定,振动方向一致的相干光源,才能产生光的干涉。[5]
因此,由两个(或两个以上的)光束,在满足一定条件下迭加时,在交迭区的不同地点呈现稳定的互相加强或减弱的现象,称为干涉现象。通常两个独立的光源或同一光源上的两个不同部分都不会产生干涉现象。运用某些方法,如光的反射或折射,可以将同一光源发出的光分成两个光束,当这两光束在空间经不同路径而重新聚合时,就能实现干涉现象。
通常采用的方法有两种:分波阵面法和分振幅法。如杨氏双缝、菲涅尔双面镜、洛埃镜和薄膜干涉等。下面分析杨氏双缝干涉原理,如图4。
图4杨氏双缝干涉原理
由垂直于纸面的单缝发出的柱面波的波前被s1和s2两缝分成部分,当两束光到达屏幕p点时,将产生相干叠加,p点的光强
由此可知:半波长的偶数倍加强,半波长的奇数倍减弱。
光的衍射原理:光离开直线路径绕到障碍物几何阴影里去的现象叫光的衍射,只有当小孔、单缝或小屏的尺寸小于波长或和波长差不多时,才能观察到明显的衍射现象[6]。
全息技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术[7]。
根据相干光干涉、光的衍射原理和利用全息技术原理推理,三维摄像机采用激光作为照明光源,并将光源发出的光分为两束,一束直接射向感光板,另一束经被摄物的反射后再射向感光板。两束光在感光片上叠加产生干涉,感光板上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度,也记录了位相信息,如图4。
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图4全息三维摄影原理
感光板采集后的三维动态数字信息被记录传输全息到存储器,播放时用三维全息投影机播放存储的全息动态三维数字信息,同时利用激光去照射投射的干涉光和衍射光形成的空间立体虚拟光屏上,人眼透过空间立体光屏就能看到原来被拍摄物体完全相同的三维立体像(见图5)。
图5动态全息三维投影光电成像
当然,被拍摄的不只是人和物体,同样也包含场景。虚拟光电三维成像就是利用相干光和衍射光等技术以及激光、全息照相等其它相关技术来实现光的空间三维成像,根据前面所述是可行的,可达到虚拟仿真所需图像的目的。利用全息投影机,将拍摄全息影像以大画面显示,实现真正无需戴眼镜的3D效果。这才是立体显示的终极目标。其时,“人的头脑就是一部全像摄影机[8]。”而“世界是一张全息图[9]”。全息三维立体显示正在向全息彩色立体电视和电影的方向发展[10]。目前,国外已经有电视、展示等部分行业开始使用这项技术[11]。由于全息立体显示所需要的技术比较复杂,资金投入相对较高,因此目前还没有得到普遍应用。相信随着技术的发展,成本的降低,使用投影技术实现真正全息立体显示将会成为普遍现象。可望在立体电影、电视、展览、显微术、干涉度量学、投影光刻、军事侦察监视、水下探测、金属内部探测、保存珍贵的历史文物、艺术品、信息存储、遥感,研究和记录物理状态变化极快的瞬时现象、瞬时过程(如爆炸和燃烧)等各个方面获得广泛应用。
4光电三维成像与其它虚拟现实技术的异同
虚拟现实技术利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境,用户通过使用各种交互设备,同虚拟环境中的实体相互作用,使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流,是一种先进的数字化人机接口技术。
光电三维成像与其它虚拟现实技术的异同见表1。
表1光电三维成像与其它虚拟现实技术的异同
光电三维成像其它虚拟现实技术
实时三维可视化同左
虚拟环境由基于真实数据建立的数字模型组合而成,严格遵循工程项目设计的标准和要求,属于科学仿真系统。同左
操纵者亲身体验虚拟三维空间,身临其境。具有双向互动功能,没有时间限制,可真实详尽的展示。同左
以高性能计算机为核心的虚拟环境,视觉无需配带眼镜、头盔显示器,以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、通过超声波高度逼真地触摸到虚拟图像,省却了数据手套和数据衣等外部随身设备。味觉、嗅觉与触觉反馈系统等功能单元构成。是一种较为接近人们生理习惯,较易接受的一个虚拟物理环境。以高性能计算机为核心的虚拟环境,以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备[12]。以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等功能单元构成。
三未来课堂教学应用虚拟现实技术的研究方向
未来的新型多媒体教学将是以多媒体技术、计算机技术、网络通信技术、自动控制技术、传感技术、光技术、人工智能和虚拟现实技术等的有机结合,能够全面整合网络各种“资源”而形成先进的网络多媒体教学平台。在这种教学平台上,多媒体教室不再是孤立的,它已融入到校园网教学系统中,并以校园网资源为“背景”构建出一个富有时代特色的现代化教学环境:即集教学、管理、娱乐为一体的“数字化校园”[13]。多媒体课室是现代教学环境建设的重要组成部分,是教育技术信息传递的展示平台,是教师了解、联系、应用教育技术的桥梁。因此,虚拟现实技术建构的仿真场景对教育的发展起到多么重要的作用。
设想,未来的三维虚拟场景将更接近现实,先进的传感设备,采集现场场景内所有物质,将采集到的信息,利用现代分析技术,特别是仪器分析方法,测定分子的链和聚集态结构实时进行物质“分子结构[14]”分析,比如人的外观形态、表层分子结构、味道分子结构、温度大小、色彩声音触觉等。并将所得分析结果编组成信息传输,还可实时同步远程分子结构重组,重现虚拟仿真场景,与现场无异。编组后的信息压缩存储于智能资源库,用户只要登陆虚拟平台,即可将编组信息异步分子结构重组重现虚拟仿真场景。不但场景与现场无异,所有物体和人物都与真的相似,有触觉、味道、温度、声音、感情等。信息显示终端可能会配置物体、味道、温度等所需的分子编组箱,编组信息按菜单提取并按分子结构重组。应用原理如图6所示范。
图6未来的三维虚拟现实应用结构图
未来的虚拟校园为的是要提供学生与讲师们另一个沟通的平台,给学生提供一个能够共同学习、互动、分享以及引导创意的空间。学生们在日益普及的虚拟世界里也能感受得到身为学生的归属感,提倡学生们在现实与虚拟校园中的社交活动。也吸引来自世界各地的访客通过虚拟世界来了解大学,并与在线的学生与讲师们沟通。用户可以自由塑造自己的虚拟人物,甚至把虚拟人物打扮成和现实的自己相似的造型。在虚拟教室上课的情况和现实的课堂情况相似,每个学生需找个位子坐下,而讲师在课室的中央或在学生中间授课。虚拟课堂上可以展示幻灯片,播放影像、音乐,还可以通过虚拟的麦克风同时与多名学生即时交谈,与现实无异。
当然,教学不是盲目地追求科技的步伐,但科技确实能够有效地辅助教学。虚拟和现实的教学平台,各有不同的教学效果。能够巧妙地融合两种平台,来传授教学重点,才能有效地引发学生学习的兴趣,达到教学的目的。
四结束语
信息时代的到来,社会节奏的加快,知识呈现出高速增长和快速更新之势。随着科学技术的发展,还会有更多的新技术应用在教育技术中,光技术就是其中重要的一项,21世纪将是光技术应用发展的时代。我们相信,随着三维虚拟仿真技术的快速发展和软硬件技术的不断进步,在不远的将来,真正意义上的虚拟现实技术将为人类娱乐、教育和经济发展做出新的更大的贡献。
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参考文献
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[7]全息技术[eB/oL].
[8]宇宙只是幻象,世界是意识的全息投影[eB/oL]
[9]世界是一张全息图[eB/oL].
[10]全息摄影[eB/oL].
[11]激光全息投影[eB/oL].
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[13]李学哲.多媒体教学的发展方向[J].现代教育技术,
2006,(2):54-55.
光学气体成像技术篇2
关键词：遥感技术环境科学应用3s一体化发展趋势
遥感是从远离地面的不同工作平台上，如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船和航天飞机等，通过传感器对地球表面的电磁波辐射信息进行探测，然后经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测与监测的综合性技术。遥感技术从远距离采用高空鸟瞰的形式进行探测，包括多点位、多谱段、多时段和多高度的遥感影像以及多次增强的遥感信息，能提供综合系统性、瞬时或同步性的连续区域性同步信息，在环境科学领域的应用具有很大优越性。
20世纪90年代以来，环境遥感技术应用越来越广。从陆地的土地覆被变化，城市扩展动态监测评价，土壤侵蚀与地面水污染负荷产生量估算，生物栖息地评价和保护，工程选址以及防护林保护规划和建设。到水域的海洋和海岸带生态环境变迁分析，海面悬浮泥沙、叶绿素含量、黄色物质、海上溢油、赤潮以及热污染等的发现和监测，珊瑚和红树林的现状调查与变化监测，堤坝的规划与水沙平衡分析，水下地形地遥调查以及水域初级生产率的估算。再到大气环境遥感中的城市热岛效应分析，大气污染范围识别与定量评价，大气气溶胶污染特征参数化，全球水、气和化学元素等的循环研究，全球环境变化以及重大自然灾害的评估等，几乎覆盖了整个地球系统。
一、遥感技术在环境科学中的应用
1.遥感技术在水污染监测方面的应用
（1）利用红外扫描仪监视石油污染
全球每年排入海洋的石油及其制品高达1000万吨，利用多光谱航片可对海面石油污染进行半定量分析，将彩色航片同步拍照与近红外片做的彩色密度分割图相比较，更精密地判断和解译信息，参照图片画出不同油膜厚度的大致分级图。通过彩色密度分割图像，特别是数字密度分割图，可以更准确地判断油量的分布情况。通过彩色密度分割可把相差零点零几厚度的海面油膜区分出层次来，这有利于用航空遥感对海面油的扩散分布和半定量研究。浓度大的地方是黄色，往外扩散的油膜变薄，呈黄紫混在一起的颜色，再往外扩散的油膜就更薄些呈紫色。通过对污染发生后各天的气象卫星图像的对比分析，确定油膜的漂移方向，计算出其扩散速度和扩散面积。
（2）利用遥感技术监测水体富营养化
浮游植物中的叶绿素对蓝紫光和红橙光有较强的吸收作用，当水体出现富营养化时，我们就可以利用遥感技术推算出水体中的叶绿素分布情况。赤潮区的海水光谱特征是藻类、泥沙和海水的复合光谱，另外有机或无机颗粒物也会吸收入射光，影响水体的透明度。
（3）通过遥感技术调查废水污染和泥沙污染
废水的颜色与悬浮物性状千差万别，特征曲线上的反射峰位置和强度也不大一样，可以用多光谱合成图像进行监测。水中悬浮泥沙的浓度和粒径增大，水体反射量也会相应增加，反射峰随之红移，定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段是0.65～0.85微米。
（4）应用红外扫描仪监测水体热污染
应用红外扫描仪记录水体的热辐射能量，真实反映其温度差异。在热红外图像上，热水温度高，辐射能量多，呈浅色调。冷水和冰辐射能量少，呈深色调。热排水口处通常呈白色羽流，利用光学技术和计算机对热图像作密度分割，根据少量的同步实测水温，画出水体等温线。
（5）通过遥感技术分析水域的分布变化和水体沼泽化
水体总体反射率较低，选择1.55～1.75微米波段的多时域影像可以分析水域的分布变化。沼泽化在时域图像上反映为水体面积缩小，从水体向边缘有规律变化，显示出不同程度的植被特征。
2.遥感技术在大气环境监测方面的应用
（1）臭氧层
臭氧层位于地球上空25～30千米的平流层中，对0.3米以下紫外区的电磁波有较大吸收，可用紫外波段来测定臭氧层的变化。臭氧层在2.74毫米处也有一个吸收带，可用频率为11o83兆赫兹的地面微波辐射计来测定臭氧在大气中的垂直分布。另外臭氧层会吸收太阳紫外线而升温，可使用红外波段来探测，如用7.75～13.3微米热红外探测器测定臭氧层的温度变化，参照浓度与温度的相关关系，推算出臭氧浓度的水平分布。
（2）大气气溶胶
利用遥感图像可分析大气气溶胶的分布和含量，工业烟雾、火灾浓烟和大规模沙尘暴在遥感图像上都有清晰的图像，可以直接圈定其大致范围。利用周期性气象卫星图可监测沙尘运动，估计其运动速度，及时预报沙尘暴。通过卫星资料可及早发现森林火灾，把灾害损失降到最低。大比例图片可用来调查城市烟囱的数量和分布，还可以通过烟囱阴影的长度来计算其大致高度。应用计算机对影像进行微密度分割，建立烟雾浓度与影像灰度值的相关关系，可测出烟雾浓度的等值线图。
（3）有害气体
彩红外相片可监测有毒气体对污染源周围树木和农作物的危害情况，通过植物对有害气体的敏感性来推断某地区大气污染的程度和性质。一般污染较轻的地区，植被受污染的情况不宜被人察觉，但其光谱反射率却会明显变化，在遥感影像上表现为灰度的差异。正常生长的植物叶片能强烈反射红外线，在彩红外相片上色泽鲜红明亮。受到污染的叶子，其叶绿素遭到破坏，对红外线的反射能力下降，其彩红外相片颜色发暗，如白蜡树受污染后呈紫红色，柳树呈品红色略带蓝灰色。
（4）气候变化
美国、欧盟、日本和俄罗斯的地球同步轨道气象卫星组成的静止气象卫星监测系统昼夜不停地观测地球的气候变化，得到全球范围内的大气参数、海洋参数、地表状况、辐射收支和臭氧分布等信息，对全球变暖、臭氧层空洞以及厄尔尼诺现象的研究非常重要。
3.遥感技术在城市环境监测与管理中的应用
彩红外遥感影像可监测固体废弃物引起的生态环境变化，热红外遥感影像可调查工业废水和废气的排放情况。城市道路宽的呈带状和环状，窄的呈线状，城市广场一般以块状蓝灰色与街道紧密相连于中心地带。居民区呈灰色，高层楼房带有宽长影，平房呈密集排列的小长方块状。水系呈浅蓝色，绿地呈红色。从遥感图像上获取这些信息，对优化城市结构有很大帮助。另外城市里的高大建筑物对太阳辐射和其他热辐射的吸收和释放特性跟以土地和农作物为主要下垫面的郊区有很大不同，利用热红外遥感对城市下垫面进行分析就可以得出城市的热岛效应。
4.应用遥感技术监控生态环境
遥感影像真实记录地貌形态特征并提供各环境参数的组合情况，根据其空间一致性和差异性进行区域环境范围的生态区划。利用遥感卫星相片还可以编制森林树种、生长状况和森林覆盖图，使用计算机集群分类，精度可高达8o％。一般野生动物环境与森林植被关系最为密切，通过研究植物的分布与长势可大致确定动物的活动繁殖场所，从而编制森林野生动物保护规划。
5.利用遥感技术监测自然灾害
遥感技术对于暴雨、水土流失、地震和山体滑坡等地质灾害的调查与监测也很有效。比如说地震与地球活动构造块体分布及其活动方式密切相关，利用卫星预测地震技术主要集中在电磁波辐射和电离层异常监测、地表形变监测、红外辐射监测以及卫星重力监测等方面。但由于目前技术条件的限制，地震还是不能准确预测，2008年5月的汶川大地震几乎震碎了中国人的心，期待有一天，我们中国人能通过遥感技术准确预测地震灾害，今天的悲剧永远不要发生了。
二、遥感技术的发展趋势
随着科学技术的进步，光谱信息成像化，雷达成像多极化，光学探测多向化，地学分析智能化，环境研究动态化以及资源研究定量化，大大提高了遥感技术的实时性和运行性，使其向多尺度、多频率、全天候、高精度和高效快速的目标发展。
1.遥感影像获取技术越来越先进
（1）随着高性能新型传感器研制开发水平以及环境资源遥感对高精度遥感数据要求的提高，高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感影像获取技术的总发展趋势。遥感传感器的改进和突破主要集中在成像雷达和光谱仪，高分辨率的遥感资料对地质勘测和海洋陆地生物资源调查十分有效。
（2）雷达遥感具有全天候全天时获取影像以及穿透地物的能力，在对地观测领域有很大优势。干涉雷达技术、被动微波合成孔径成像技术、三维成像技术以及植物穿透性宽波段雷达技术会变得越来越重要，成为实现全天候对地观测的主要技术，大大提高环境资源的动态监测能力。
（3）开发和完善陆地表面温度和发射率的分离技术，定量估算和监测陆地表面的能量交换和平衡过程，将在全球气候变化的研究中发挥更大的作用。
（4）由航天、航空和地面观测台站网络等组成以地球为研究对象的综合对地观测数据获取系统，具有提供定位、定性和定量以及全天候、全时域和全空间的数据能力，为地学研究、资源开发、环境保护以及区域经济持续协调发展提供科学数据和信息服务。
2.遥感信息处理方法和模型越来越科学
神经网络、小波、分形、认知模型、地学专家知识以及影像处理系统的集成等信息模型和技术，会大大提高多源遥感技术的融合、分类识别以及提取的精度和可靠性。统计分类、模糊技术、专家知识和神经网络分类有机结合构成一个复合的分类器，大大提高分类的精度和类数。多平台、多层面、多传感器、多时相、多光谱、多角度以及多空间分辨率的融合与复合应用，是目前遥感技术的重要发展方向。不确定性遥感信息模型和人工智能决策支持系统的开发应用也有待进一步研究。
3.3s一体化
计算机和空间技术的发展、信息共享的需要以及地球空间与生态环境数据的空间分布式和动态时序等特点，将推动3s一体化。全球定位系统为遥感对地观测信息提供实时或准实时的定位信息和地面高程模型；遥感为地理信息系统提供自然环境信息，为地理现象的空间分析提供定位、定性和定量的空间动态数据；地理信息系统为遥感影像处理提供辅助，用于图像处理时的几何配准和辐射订正、选择训练区以及辅助关心区域等。在环境模拟分析中，遥感与地理信息系统的结合可实现环境分析结果的可视化。3s一体化将最终建成新型的地面三维信息和地理编码影像的实时或准实时获取与处理系统。
4.建立高速、高精度和大容量的遥感数据处理系统
随着3s一体化，资源与环境的遥感数据量和计算机处理量也将大幅度增加，遥感数据处理系统就必须要有更高的处理速度和精度。神经网络具有全并行处理、自适应学习和联想功能等特点，在解决计算机视觉和模式识别等特大复杂的数据信息方面有明显优势。认真总结专家知识，建立知识库，寻求研究定量精确化算法，发展快速有效的遥感数据压缩算法，建立高速、高精度和大容量的遥感数据处理系统。
5.建立国家环境资源信息系统
国家环境资源信息是重要的战略资源，环境资源数据库是国家环境资源信息系统的核心。我们要提高对环境资源的宏观调控能力，为我国社会经济和资源环境的协调可持续发展提供科学的数据和决策支持。
6.建立国家环境遥感应用系统
国家环境遥感应用系统将利用卫星遥感数据和地面环境监测数据，建立天地一体化的部级生态环境遥感监测预报系统以及重大污染事故应急监测系统，可定期报告大气环境、水环境和生态环境的状况。环境遥感地理信息系统是其支撑系统，在各种应用软件的辅助下实现环境遥感数据的存储、处理和管理；环境遥感专业应用系统是其应用平台，在环境专业模型的支持下实现环境遥感数据的环境应用；环境遥感决策支持系统是其最上层系统，在环境预测评价和决策模型的驱动下进行环境预测评价分析，制定环境保护的辅助决策方案；数据网络环境是其数据输入和输出的开放网络环境，实现环境海量数据的快速流通。
总之，遥感技术在环境科学领域有广泛应用，随着科学的进步，遥感技术会越来越先进，其所发挥的作用也会越来越大。
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光学气体成像技术篇3
关键词：环境；污染；遥感技术
引言
随着我国经济的高速发展，环境污染和生态破坏日益严重，突发性环境污染事故也时有发生。环境监测作为环境管理和污染控制的主要手段之一，正发挥着不可替代的作用。遥感技术是获取环境信息的有力手段，是实现这一目的的极有效的技术。运用遥感技术监测环境污染及生态环境状况，正确评价环境质量，寻求改善生态环境的途径和措施，具有重要的意义。
1遥感技术概述
1.1基本概念
遥感技术是从卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。它是60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术和电子计算机技术的发展而逐渐形成的综合性感测技术。任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。航空航天遥感就是利用安装在飞行器上的遥感器感测地物目标的电磁辐射特征，并将特征记录下来，供识别和判断。
1.2特点
遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低、质量高，便于进行长期动态监测等优势，还能发现用常规方法往往难以揭示的污染源及其扩散的状态，因此遥感技术正广泛地应用于监测水污染、大气污染等方面.其最重要的作用是不需要采样而直接可以进行区域性的跟踪测量，快速进行污染源的定点定位、污染范围的核定、大气生态效应、污染物在水体、大气中的分布、扩散等变化，从而获得全面的综合信息。
2环境污染遥感监测技术
遥感技术是一种利用物体反射或辐射电磁波的固有特性，远距离不直接接触物体而识别、测量并分析目标物性质的技术，根据所利用的波段，遥感监测技术主要分为可见光、反射红外遥感技术、热红外遥感技术、微波遥感技术三种类型.当前，遥感的应用已深入到农业、林业、渔业、地理、地质、海洋、水文、气象、环境监测、地球资源勘探、城乡规划、土地管理和军事侦察等诸多领域。
3环境污染遥感监测技术的应用
3.1水环境污染遥感监测
对水体的遥感监测是以污染水与清洁水的反射光谱特征研究为基础的，可以采用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术。遥感监测视野开阔，对大范围内发生的水体扩散过程容易通览全貌观察出污染物的排放源、扩散方向、影响范围及与清洁水混合稀释的特点.从而查明污染物的来龙去脉。
3.1.1泥沙污染及水体浑浊度分析
水体中泥沙含量增加使水反射率提高.随着水中悬浮泥沙浓度的增加及悬粒径增加，水体反射量逐渐增加，反射峰亦随之向长波方向移动，即红移.又由于水体在0.93～1.13μm附近对红外线吸收多，不适宜作悬浮泥沙浓度的判定波段.定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段应在0.65～0.85μm之间。
3.1.2城市污水监测
城市大量排放的工业废水和生活污水中带有大量有机物，它们分解时耗去大量氧气，使污水发黑发臭，当有机物严重污染时呈漆黑色，使水体的反射率显著降低，在黑白像片上呈灰黑或黑调的条带.使用红外传感器，能根据水中含有的染料、氢氧化合物、酸类等物质的红外辐射光谱弄清楚水污染的状况.水体污染状况在彩红外像片上有很好的显示，不仅可以直接观察到污染物运移的情况，而且凭借水中泥沙悬浮物和浮游植物作为判读指示物，可追踪出污染源。
3.1.3废水污染和水体热污染调查
废水由于水色与悬浮物性状千差万别，特征曲线上的反射峰位置和强度也不大一样。废水污染一般用多光谱合成图像进行监测，有的根据温度的差异也可用热红外方法测定.热污染使用红外传感器，能根据热效应的差异有效地探测出热污染排放源，热红外扫描图像主要反映目标的信息，无论白天、黑夜，在热红外像片上排热水口的位置、排放热水的分布范围和扩散状态都十分明显，水温的差异在像片上也能识别出来.利用光学技术或计算机对热图像作密度分割，根据少量同步实测水温，可正确地绘出水体的等温线.因此热红外图像能基本上反映热污染区温度的特征，达到定量解译的目的。
3.2大气污染遥感监测
大气遥感是利用遥感器监测大气结构、状态及变化。对于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱，可以通过测量大气的吸收及辐射的光谱而从其结果中推算出来。
3.2.1有害气体的监测
人为或自然条件下产生的So2、氟化物等对生物肌体有毒害的气体，通常采用间接解译标志进行.植被受污染后对红外线的反射能力下降，其颜色、纹理及动态标志都不同于正常的植被，如在彩红外图象上颜色发暗、树木郁闭度下降、植被个体物候异常等，利用这些特点就可以间接分析污染情况.对于地面污染，例如农田遭受污染之后，作物的生长将起特殊变化，地下水的污染也会引起地面植被的变化，与正常生长区的作物有不同的光谱表现.多光谱成像仪能监测这些变化，从而圈定地面污染分布范围，进一步对地面污染预防规划。
3.2.2臭氧层监测由于臭氧对0.3μm以下紫外区的电磁波吸收严重，因此可以用紫外波段来测定臭氧层臭氧含量的变化.在2.74μm处有个吸收带，可以用频率为11083mHz的地面微波或用望远镜来测定臭氧在大气中的垂直分布.又由于大气中臭氧含量高则温度高，又可以用红外波段来探测。
4发展趋势
遥感影像获取技术方面，随着高性能新型传感器的研制开发水平的提高以及环境资源遥感对高精度遥感数据要求的提高，高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感影像获取技术的总发展趋势。雷达遥感技术具有全天候全天时影像的获取能力以及对一些地物的穿透能力，将得到更广泛的应用。以地球为研究对象的综合对地观测数据获取系统必将是当前及今后遥感技术发展的重要方向之一。
遥感信息模型的发展方面，遥感信息机理模型的发展和拓宽，特别是不确定性遥感信息模型与人工智能决策支持系统的开发与综合应用也将是一个重要研究和应用方向。将环境污染遥感监测技术（RS）与地理信息系统（GiS）、全球定位系统（GeographicinformationSystem，GpS）、专家系统（expertSystem，eS）技术集成，利用环境污染遥感监测集成系统，可以大大提高环境监测的科学性，合理性及智能化程度，从而大扩展环境监测的应用范围，开发集GpS、RS、GiS、eS于一体、适合环境保护领域应用的综合多功能型的遥感信息技术，也将是今后环境遥感技术的发展趋势。
5结束语
当前，我国环境污染遥感监测技术应依托我国的对地观测技术和对地观测系统的发展计划，同时充分利用国际上资源环境卫星系统，开展广泛的国际合作和交流，大力发展我国的环境污染遥感监测技术，并充分利用现有的环境监测网点和常规监测方法，采用遥感技术与地面监测相结合的方法，建立我国的环境污染遥感监测系统。
参考文献
[1]李晓雪.基于遥感技术的环境监测应用分析[J].自动化与仪器仪表，2015（04）
光学气体成像技术篇4
【关键词】激光雷达；发展趋势；应用；星载激光雷达
【中图分类号】tn958.98
【文献标识码】a
【文章编号】1672-5158（2012）12-0025-01
引言
激光雷达是一种可以精确、快速获取地面或大气三维空间信息的主动探测技术，应用范围和发展前景十分广阔。以往的传感器只能获取目标的空间平面信息，需要通过同轨、异轨重叠成像等技术来获取三维高程信息，这些方法与LiDaR技术相比，不但测距精度低，数据处理也比较复杂。正因为如此，LiDaR技术与成像光谱、合成孔径雷达一起被列为对地观测系统计划中最核心的信息获取与处理技术。激光雷达是将激光技术、高速信息处理技术、计算机技术等高新技术相结合的产物。
一、激光雷达的工作原理
激光雷达是一种雷达系统，是一种主动传感器，所形成的数据是点云形式。其工作光谱段在红外到紫外之间，主要发射机、接收机、测量控制和电源组成。工作原理为：首先向被测目标发射一束激光，然后测量反射或散射信号到达发射机的时间、信号强弱程度和频率变化等参数，从而确定被测目标的距离、运动速度以及方位。除此之外，还可以测出大气中肉眼看不到的微粒的动态等情况。激光雷达的作用就是精确测量目标的位置（距离与角度）、形状（大小）及状态（速度、姿态），从而达到探测、识别、跟踪目标的目的。
二、激光雷达的现状及应用
激光技术从它的问世到现在，虽然时间不长，但是由于它有：高亮度性、高方向性、高单色性和高相干性等几个极有价值的特点，因而在国防军事、工农业生产、医学卫生和科学研究等方面都有广泛的应用。LiDaR技术在西方国家发展相对成熟，已经投入商业运行的激光雷达系统（主要指机载）主要有optech（加拿大）、topSys（法国）和Leica（美国）等公司的产品。
（一）军事方面的应用
目前，在水雷探测激光雷达、化学试剂探测激光雷达、大气监测激光雷达、生化陆战激光雷达等方面已经有了很大的成就。另外，中国的攻击激光雷达已经相当的先进，包含着世界最尖端的五大核心技术：激光材料研究的突破、激光辐射材料物理机理及成像图谱研究的突破、一次性快速跟踪定位控制技术的突破、高密度能量可逆转换载体材料的突破、激光成像技术的突破。
（二）测风方面的应用
多普勒测风激光雷达具有高分辨率、高精度、大探测范围、能提供晴空条件下三维风场信息的能力。多普勒测风激光雷达利用光的多普勒效应，测量激光光束在大气中传输及其回波信号的多普勒频移来反演空间风速分布。主要有相干（外差）探测和非相干（直接）探测两种方式。
（三）气象方面的应用：我国已经建立12个沙尘暴长期观测站，首次形成全国性的沙尘暴监测网络。可以通过先进的观测、模拟和卫星遥感的联合研究，查明中国沙尘暴发生的确切源地，科学地分辨气象、气候条件变化等自然因素和沙漠化土地增加等人为因素对沙尘暴的影响，为准确预警、预报沙尘暴，制定全面高效的防治计划提供科学依据。
（四）医学方面的应用
美国能源部所属的oakRidge国家实验室开发出一种集成了激光和雷达系统的系统，这种系统可以减轻烧伤病人的痛苦。研究人员希望这种同频连续波激光雷达映射系统，可以从病人身体上去除坏死的皮肤和肌肉。这种新系统可以对烧伤病人的体表组织进行三维的激光雷达定位探测，以确定损害程度。利用探测定位结果，激光可以自动除去坏死的组织以利于新组织生长。
（五）水土保持监测中的应用
目前，全国由于建设开发的影响，给水土流失治理带来很大的难度，据调查，全国每年由于开发建设使水土流失面积达到1.00×104平方千米由以上。由于激光雷达在测量精度上比传统方法测量结果要精细许多，更真实、可信；而且，可详细反映所测场地的形态，轻松实现三维建模，从而真正实现了非接触式测量，大大减少了外业工作量，降低了外业危险；并且可对开挖边坡、崩岗、山体滑坡等许多形式的水土流失进行测量，使传统水土保持走上“精耕细作”之路。
三、激光雷达的发展趋势
（一）星载激光雷达
星载LiDaR以卫星作为平台，其运行轨道高、观测范围广、观测速度快，受地面背景、天空背景影响小，具有高分辨率、高灵敏度的特点，几乎可以触及世界的每一个角落，为三维控制点和数字地面模型（Dem）的获取提供了新的途径，在国防或是科学研究等领域都具有十分重大的应用价值和研究意义。星载LiDaR还具有观察整个天体的能力，实现天体测绘、全球信息采集、全球环境监测、农业林业资源调查、大气结构成分测量等。此外，星载LiDaR在植被垂直分布测量、海面高度测量、云层和气溶胶垂直分布测量以及特殊气候现象监测等方面也可以发挥重要作用。目前，国际上发展的星载激光雷达有：美国的naSa/LaRC星载差分吸收雷达、月球观测Clementine系统、火星勘探者的moLa-2系统、观测空间小行星的nRL系统、地球观测的GLaS系统、后向散射雷达atLiD。研究和解决星载Li-DaR的关键技术，建立起自己的星载LiDaR系统，将会是我国激光雷达的重要的发展方向。
（二）战场侦察激光雷达
激光雷达有可能成为重要的侦察工具和手段。美国雷西昂公司正在试验使用Gaaa激光行扫描传感器制造iLR100成像激光雷达，此设备可以安装在商性能飞机和无人机上，在120-460米的高空执行侦查任务。侦查的影像可实时地传送到飞机上的阴极射线管显示器上或通过数据链路直接发送至地面接受站。
（三）测风激光雷达
测定风速对研究气候变化、提高天气预报的精度、监测机场气流、优化飞机航线以及在军事、火箭发射等方面具有非常重要的意义。目前来看，2μm左右的全固化相干激光雷达及发射在紫外波段的非相干激光雷达将是未来发展的重点。
（四）激光雷达寻的器
激光雷达可以提供以距离和强度为基础的高分辨率影像，使空地武器具有自主精确制导能力。激光雷达寻的器能形成目标的三维影像，确保准确地识别目标。目前，美国空军赖特实验室与海军联合开展了一项基于固态激光雷达演示计划，目的就是完成激光雷达寻的器和自主式捕获目标。激光雷达寻的器将会安装在aGm-130、联合空地远程导弹上，以提高自主制导的能力和打击精度。
光学气体成像技术篇5
【关键词】电气设备维护；红外测温设备；应用分析
1引言
红外测温技术主要对电气设备热辐射而来的热量进行温度测量，其快速、有效与可靠的优势尤为突出。目前，红外测温技术被有效利用于各行各业。我国对红外线测温技术的运用工作也十分的重视。红外测温诊断技术应用领域很广，可用于很多运行设备的热故障诊断，像变压器、电容器、电抗器、以及断路器、隔离开关和互感器，连接金具和高压输电导线等。这种技术具有效率高、检测迅速、安全可靠、抗干扰能力强、探测距离远、判断准确、运用方便等特点。因此，作为检测电气设备故障的一种先进技术，红外诊断技术对于提高电气设备的可靠性，降低维修的成本和增加运行的经济效益都具有重要的意义。
2红外测温设备的组成及工作原理
信号放大器、光电探测器、信号处理器和红外光学系统和等是构成整个红外测温系统的重要组成部分。其中，信号放大器是进步放大微弱的电信号使之的放大倍数达到外部成像装置的标准，使得输出信号按照内部仪器设定的程序和目标发射率得到被测目标的温度值；光电探测器的主要作用是将物体所辐射的能量聚焦在一起，再将其转换成电信号供测量所需；红外光学系统将光电探测器所收集的红外能量聚于其上，并以光谱滤波和空间方式消除象散，抵抗背景干扰，如此即可完成红外测温系统的测温工作了。
为了更进一步了解红外测温设备的工作原理我们要先了解黑体辐射定律，普朗克以黑体为理想的辐射体模型，推导出普朗克黑体辐射定律，此定律又简称为黑体辐射定律。公式如下：
从公式中我们可以得出黑体辐射的出射度，波长用λ表示，绝对温度为t，c1、c2是辐射常数。根据以上公式得到下列关系曲线图：
由图可以看出，温度逐步上升的过程中，物体辐射峰值朝着短波方向移动，辐射能量逐渐增
强，而且短波的变化率较为明显。黑体在单位时间面积上的总辐射度为，其中σ为玻耳兹曼常量。
3电气设备维护中红外测温设备的运用与效果
在电气设备的维护中，运行人员可以根据红外测温设备的性质和原理，运用红外测温技术对电气设备进行定期的测验，通过检测既可以提升设备的功能性能，还能进行对检测结果的全方面的整理与解析，找寻电气设备中隐含的技术上的问题，对电气设备出现故障的原因进行全面有效的分析，从而得出经验，减少损失。以下便是红外测温设备在电气设备维护中的具体运用。
3.1红外热像仪
红外热像仪是一种利用光电探测器和光学成像物镜以及光机扫描系统接受目标红外辐射能量从而分布图形，由探测器将红外辐射能转换成电信号并进行放大处理与转换，通过电视屏或监测器显示红外热像图的仪器。红热像仪已大多拥有测温的功能，所以依据电气设备的运行参数及性能选测合适的红外热像仪，根据红外热像仪对电气设备维护中进行故障分析诊断，减少了经济损失、对电气设备进行快速、准确的温度测量，而且还能够保障了工作人员的人身安全。红外测温仪只能发现设备的部分缺陷，而红外热像仪则能全面地发现问题，并能判断设备故障性质。
3.2红外点温仪
使用红外点温仪测量电气设备温度时，应先确定其温度范围，从而选择合适的仪器，还要尽可能选择短波来测量。红外点温仪操作简单，应用也比较广泛。
4电气设备维护中红外测温技术对几类主设备的诊断方法
利用红外测温技术对电气设备进行每年1次的全面检测，可以发现设备的缺陷，从而再针对缺陷利测其温度的变化，制定适当的检修计划，最终实现经济性预知维修。电气设备维护中红外测温技术对以下电气设备有不同的诊断方法
4.1电力变压器
作为变电站的主设备，为确保电力变压器的正常运行，通过对变压器各部件的热像检测对比，可以一些问题，比如主变套管和外壳漏磁。在检测中可以检测出以下几种故障：
高压套管介损过大：为了防止受到套管本体普遍发热，主变本体的热量散发及高温背景的影响，因此需注意调整观察角度和其背景。
漏磁屏蔽不良的外壳局部发热：由于主变的磁屏蔽不良会使外壳的过热。
其它部位油位异常：许多金属容器内的液位可得到正确反应，如油枕油位。
4.2断路器
断路器是变电设备中数量较多的一类，断路器的检测受到的干扰比较少，而多数断路器本体简洁，故障易于被发现，检测结果的准确度也较高。可检测的故障类型有:
断路器故障：是因为ta部位金属表面发热所致，其铁芯或者一次线圈的不良也能导致断路器出现故障。
触头的接触不良所导致的发热：表现在相关金属处瓷套出现发热现象，这可能是由于动静和中间的触头接触不到位所造成的。
5红外测温设备应用注意问题
5.1红外测温仪发射率的选取
黄铜镜面是使用手册中所建议的,要在红外测温设备的选取过程中提取0.03左右，一定要按照标准来，当然氧化黄铜也要取0．61至o.59之间，铜丝和氧化变黑的铜都要取0．87至0．88左右，按照使用守则来做必然是好的，若不按照手册胡乱选取红外测温仪的发射设备，那只会让红外测温仪测得到的温度和红外热像仪不符，而且会有很大的出入，这样红外测温设备的发射率选取不好只会误了红外测温设备对电气设备的维护，导致误差过大。除此之外，温度也很关键，应准确控制好温度，才能保证检测的正常进行。
5.2辐射率选择
选择正确的辐射率，才能使得红外测温设备在进行红外测温工作时避免造成测量误差，才能更准确判断电气接头过热的故障。
5.3环境的影响
由于大气的吸收作用，能量衰减是时常会有的，近地面的大气中，水蒸气、二氧化碳都会吸收红外辐射能量的。因此，在室外进行红外测温工作时，应选择在干燥、无雾、相对湿超过75％的环境条件下进行。
空气的流动也会加速发热物体表而的散热，因此必须选择在无风或风力很小的天气条件下对电气设进行测温设备。
6红外测温技术不足与展望
红外测温技术的应用非常广泛，尽管红外测温仪器的测温灵敏度很高然而也存在着一些不足之处，红外测温技术的不足主要表现在以下几方面：
红外测温技术在电气设备维护中，很容易受环境的影响，比如空气中的灰尘、温度的高低都影响着红外测温仪的使用，因此要特别注意天气冷暖变化，尽量避开日光，灯光直射和雷雨雾雪的干扰。
另外那些具有金属表面班光泽的物体，易影响测温效果，导致测温的读数不准。被检测表面发射率及环境条件，都影响其准确度。
由于红外测温技术只是测量物体的表面温度，因此影响其测量效果。
不同检测人员掌握的检测方法存在差异也影响红外测温技术的准确性，因此需进一步加强运行人员在红外热成像技术应用上的培训。
在实际应用中，应该不断提升工作人员的综合素质，在红外热成像技术上多加培训，多分析电气设备维护中出现的问题并多加整合修改并完善解决方案，将红外测温技术运用到实际中来，增加维修技能。同时，红外测温技术还可以运用于检测像空气开关、端子排这样的二次设备。将红外测温技术的运用范围扩展到最大化，从而造福整个社会。
今后，随着智能变电站的发展，红外测温技术将会与现有视频监控技术相结合，形成更为先进的在线红外监测技术，即在普通的远程视频监控系统中加入高精度的数字云台和红外测温仪，组成了视频、温度远程自动检测系统，每天自动定时巡视测温，对检测到的异常通过监控系统提示给运行人员，并留下记录，既保证测量及时性，又节省人力物力，势必将进一步推动变电运行维护技术的智能化、集约化发展。
7结束语
综上所诉，在了解了红外线测温技术的工作原理后，我们可以掌握其特点，得出了红外测温技术在配网设备运行维护中是非常重要的。检测或周检测其温度的变化，然后根据生产运营情况制定适当的检修计划，实现经济性预知维修。相信它在其他的领域也起到了很大的作用．所以，在电气设备维护中红外测温技术在以后的也会有广泛的运用，并且会得到很大的提高。
参考文献：
[1]李智伟,冯驰.红外测温系统设计与实现[J]应用科技,2010(5)．
光学气体成像技术篇6
【关键词】GiS设备；SF6气体；检漏处理；检测技术
随着科技的进步出现了多种SF6气体检测技术，极大地丰富了检漏处理手段和方法。本文主要从检测技术的角度来探讨GiS的SF6气体检漏及处理，首先介绍了几种传统检测技术，接着着重分析了新兴的检测技术。通过对几种检测方法的介绍，希望能够对大家的SF6气体检漏处理工作有所帮助。
1.传统GiS的SF6气体检测技术
传统GiS的SF6气体检漏方法以肥皂气泡法、密封胶检测法、“卤素效应”检漏法、抽真空检漏法、热导检测器法、包扎法为主，具体检漏及处理方法如下：
1.1抽真空检漏法
在SF6气体充入GiS设备之前先抽空里面的空气，并使设备在真空状态保持一段时间，然后测量真空度降低值，然后与标准值比较，根据比较结果判断充入SF6气体后是否会泄漏。该方法由于检漏时间较长、适用范围较小、精度较差、成本大，且需要大型真空泵真空计，已经很少使用，主要用在大修或出厂后检漏[1]。
1.2肥皂气泡法
把肥皂水涂抹在GiS设备的疑似泄漏点，如果产生新的气泡，则有泄漏，否者没有。该方法的优势是不需要使用仪器，但不足之处是无法评估泄漏量大小、检测范围有限、精度较差、检测范围有限、检漏所需时间较长，且无法带电检测。
1.3密封胶检测法
此法与肥皂气泡法相近，是将密封胶抹在GiS设备的疑似泄漏点，如果起泡，则有泄漏，否者没有。该方法的优势是不需要使用仪器，但不足之处是无法评估泄漏量大小、检测范围有限、精度较差、检测范围有限、检漏所需时间较长，且无法带电检测。
1.4包扎法
塑料薄膜包扎GiS设备的疑似泄漏点，然后对包扎部位SF6气体的含量用SF6定量检测仪进行检测。该方法主要应用于大修或出厂后检漏，精度较差，检测结果容易受包扎严密程度的影响。
1.5“卤素效应”检漏法
当温度达到一定的要求时，金属铂会发射正离子，如果发生了SF6气体泄漏，那么金属铂会加速发射正离子，如果没有气体泄漏，则发射速度不变或变化较小。该方法可精确定量检漏，也可定性检漏。不过如果SF6气体正在泄漏，该方法无法准确测量气体浓度，但区域内的气体稳定时该方法才能精确测量[2]。该方法性能不稳定、工作量大，在室外现场使用时容易受环境因素的影响，微风就可影响检漏结果。
1.6热导检测器法
不同组分与载气之间有不同的热导系数，如果组分中有泄漏的SF6气体，则当组分再次通过热导池时，热敏元件温度就会因组分的变化而发生相应的变化，而电阻阻值受温度的影响，电阻变化内部电桥出现不平衡，继而输出电压信号，根据电压信号来判断是否出现SF6气体泄漏。该方法可精确定量检漏，也可定性检漏，其缺点是性能不稳定、受现场环境影响较大、漏点检测不够直观。
2.新兴GiS的SF6气体检漏及处理
2.1激光成像检漏技术
SF6分子能吸收红外光能量，SF6激光成像检漏技术正是利用了SF6气体分子的这种特性。检测仪器向被测物体发射红外激光进行扫描，如果有SF6气体泄漏，则反射回来的红外光能量就会减少，继而判断出有气体泄漏，且能根据减少量测出泄漏量。如果没有SF6气体泄漏，则成像仪产生的背景图像与普通反向散射阳光产生图像相同。如果有SF6气体泄漏，检测系统接收到的激光强度就会减弱，激光成像仪在拍摄区域拍摄到的视频图像就会出现烟雾状阴影。SF6气体浓度越大，激光被吸收的越多，这种烟雾状阴影就越明显。通过烟雾状阴影，本不可见的SF6气体就会在视频中表现出来，比如泄漏点、气体的运动方向，使得泄漏处理更加的有针对性[3]。激光成像检漏技术在SF6检漏技术的发展史上具有里程碑式的意义，极大地缩减了检测所需时间，也很好地实现了可视化带电检测，但该技术仍有许多不足之处，比如容易受外界气流流动速度、湿度的影响；检测仪器耗电量大、体积庞大、使用不方便；传感器灵敏度会影响到激光成像，无法显示轻微的气体泄漏；不能检测没有反射背景的设备。
2.2红外成像技术
空气很少吸收红外线，但SF6气体却对红外线吸收极强，这使得在红外线照射下空气和SF6气的成像有较大的差别，SF6气体的浓度越高差别越大，这主要是因为红外线被SF6气体吸收后，SF6气体周围的温度会有所升高，而空气很少吸收红外线，其周围温度变化不大，根据温度之间的差别能观察到SF6气体的泄漏点和方向，使得不可见的SF6气体在红外成像下可见[4]。红外成像技术是目前最常用的SF6检漏技术，有效克服了传统检漏技术的不足，具有较大的社会效益和经济效益，例如：该技术可远距离、非接触检测，能保障检测人员的安全；由于该技术成像良好，不需要激光补助能量，这使得设备较小，适用于各种外界环境；不仅现场检测，且现场检测效率高，工时段；该技术检漏不必断电，避免了断电造成的损；大部分红外成像设备同时具有可见光、红外线成像功能，且成像方式可同时采用图像、视频两种，极大地方便了后期分析；该技术能检测到微量的SF6气体泄漏，检测用时短，操作简单。
根据笔者多年的工作经验，利用红外成像技术来检测SF6气体泄漏，应注意操作顺序，较为常用的操作顺序是，先检测密度继电器，然后依次是阀门、管道、法兰、本体，其次是转角GiS、底座，最后是空间狭小的部位。此外，还要注意以下几点：最为GiS设备的辅助测试部件，密度继电器内部多为二次元件，容易出现SF6气体泄漏，应在安装、运行、维护各个阶段对其进行密封性试验；铜焊接、硬连接等工艺在SF6气体管道中较为常见，极容易因焊接处开裂或有砂眼、密封圈质量不佳、密封垫安装时出现位置偏差等问题在生产、安装环节就埋下SF6气体的伏笔；法兰容易因密封圈质量不佳、未按照对角紧固、拧螺丝时力矩过大过小而出现漏气，漏气主要集中在法兰的底座、中间、顶部；如果焊接工艺不过关、壳体浇筑质量控制不严，GiS设备会出现焊孔、砂眼，如果我们交接验收不认真、应付了事则不会发现这些问题，这也是GiS设备运行一段时间后出现SF6气体泄漏的主要原因；某些空间狭小的部分在漏检时容易被忽略，而这些部位也可能会导致气体泄漏，应在运行阶段加强检测。
结束语：
GiS的SF6气体检漏及处理方法和措施有很多，在实际的应用中应根据具体情况进行选择，如在较平整的部位可用肥皂泡检测法或密封胶检测法。较之传统的检测方法，新的检测技术更快捷、更方便也更精确。如果没有特殊的要求，笔者建议采用红外成像技术进行检测，尽管该技术不能定量检测，但能较为快速、方便地确定泄漏点和方向。如果需要进行定量检测，可在红外成像检测的基础上加用包扎法。总的来说，在GiS的SF6气体检漏及处理中应大力推广红外成像技术，并注重其他检测方法的配合使用，以提高气体检漏工作效率以及现场检测的规范性。
参考文献：
[1]蔡涛，王先培，黄云光等.SF6气体及其衍生物的红外光谱分析[J].光谱学与光谱分析，2010，30（11）：2967-2970.
[2]季严松，王承玉，杨韧等.SF6气体分解产物检测技术及其在GiS设备故障诊断中的应用[J].高压电器，2011，47（2）：100-103，107.
光学气体成像技术篇7
电视照明能够在不同的层面影响电视的最终效果，在我国广电新闻的教研与实际操作中作用重大，但它仍属于一门新兴的技术与艺术高度结合的交叉学科。作为电视艺术不可或缺的重要组成部分，电视照明又是一种极难掌握与表现的艺术创作。近年来，随着人们文化生活水平的提高及人们对电视艺术审美能力的不断提高，对电视照明艺术的要求也越来越高。如何进一步提高电视照明的艺术品质，已是电视电影行业迫切需要解决的重要问题之一。本文不揣浅陋，根据数年的教学心得，提出提高电视照明艺术品质的几点意见，请方家指正。
一、注意光的色调与影调的完美结合
“光线，是揭示生活的因素之一。它是人和一切昼行动物大部分生命活动所赖以生存的条件……光线还能向眼睛解释时间和季节的循环。光线，几乎是人的感官所能得到的一种最辉煌和最壮观的经验，正因为如此，它才会……受到人们的顶礼膜拜。”①光是电视图像造型的重要手段，没有光就没有图像形象与空间。光线用来渲染气氛，突出重点，创造立体图像，赋予图像光色情调，构成图像视觉造型风格。电视照明艺术作为一种极其复杂的、具有戏剧性的照明，是以特殊的灯光效果作用于电视画面，使其达到一种独特的艺术效果。
不同色彩的光线都具有热烈、冷静等不同的象征意义，色调的冷暖进退与电视影调的高低起落之间有着天然对应的关系。在电视照明中，各种光的色彩在表达感情方面有着特殊的作用。正如美国著名摄影家法宁格所说，明亮的光线给人一种耀眼、明快和严肃的感觉，暗淡的光线常常表现忧郁、宁静和含蓄的情绪。因此，要想达到预期的画面及情节效果，就必须将光的色调与电视影调完美结合，按照情节的要求和创作意图，根据现有的灯光设备和场地条件，通过精心的布光设置与不同的蒙太奇组接手法来进行人物刻画、气氛渲染、空间展示等，从而表达出不同的情绪、格调和风格。例如，电视剧《希波克拉底誓言》是反映医务工作者医疗道德的作品，全剧采用白色的高调效果作为基调，在主光之外大量采用散射的辅助光和柔光，使全剧用光柔和，几乎没有阴影，光差很小。柔和均匀的光线造成一种圣洁的氛围，在与全剧内容的对比中，突出了它的批判性哲理内涵，也增加了它的形式美和艺术表现力。
二、充分利用高新科技，将技术与艺术完美结合
“光线是一切艺术在不同程度上所能触及、研究、探索、表现的对象。”②电视照明是艺术性和技术性高度融合的一门工作，其艺术性和技术性是一个有机整体，二者相互依存、协调统一、相辅相成，共同发展。近年来，随着现代科学技术的飞速发展，在电视照明技术领域，由于微电子技术、计算机应用技术、数字化技术、机电一体化技术、可靠性理论和技术等高新技术的广泛应用，电视照明设备已经进入一个全新的数字化时代，使得影视照明设备数字化、智能化、电脑化、网络化已成为不可避免的发展趋势。而拥有这些先进的、功能强大的灯具和操控系统，灯光设计师就可以借助现有的技术设备来充分扩展自己的创作思维，增强艺术表现手法，在大大提高电视作品技术质量的同时进一步为画面的艺术效果提供坚实的硬件保障。
同时，电视艺术是源于生活而高于生活的一种综合性的艺术形式，失去了艺术家的主观能动性与艺术再创造，就无法达到比较完整的艺术境界而最多只是记录画面的工具而已。电视摄像用光艺术的原则应该是科学而艺术地运用光线和色彩，将灯光光线、灯光色彩、灯光造型与电视情节紧密结合，通过光线的扬抑、隐现、虚实、动静以及投光面积和角度，营造画面的空间气氛变化效果，因此对于表现对象的研究无比深入细致，以利于塑造电视情节特定的空间意象，在强调视觉中心的同时强化电视艺术效果。
因此，在电视创作过程中，应当充分利用高新科技所达到的效果，以一种现代艺术的眼光去审视、去创作。在遵循电视创作基本原则的基础上进行布光拍摄，从而达到最为真实的生活艺术效果。
在创造光线时，我们可以适当安排光线的投射方向、强度和分布，模拟出不同的光线条件产生不同的光线感染力。在谈到刚刚结束的北京奥运会的开闭幕式灯光设计时，其灯光总设计师沙晓岚是这样说的：“既要考虑电视转播的要求，又要考虑现场观众的视觉，灯光艺术效果的高品位美学追求、多媒体技术的应用是本届开幕式舞台技术的一大特点，灯光设计与之有机地结合，融为一体。”此次奥运会开、闭幕式根据创意的要求和结合国家体育馆“鸟巢”结构的特点，配备了各种电脑灯具近3000台，全方位、立体化地满足灯光艺术照明、艺术造型的需要。特别是使用了140多台大功率数码投影设备，使活动影像、视频影像可灵活地出现在表演区、大型道具和体育场结构沿口立面，营造了灯光的“多维”效果。其中，“鸟巢”结构的沿口立面自然形成了一个高14米、周长500米的空中环幕，63台大型数码投影机3机重叠，组成了21组互相连接的画面。21组画面的边缘自然融接，毫无痕迹，可谓天衣无缝。
三、尽快培养高素质的电视照明工作者
“一切艺术都是以人的参与为基础的。”电视照明是依靠光与色彩的时空变化来渲染剧情，增强演出效果的专门技术，尤其注重知行合一式的实践与运作，对人才的依赖特别大。作为电视照明的工作人员，必须具有较高的综合素质，要有较好的文化素养和丰富的想象力及快速的构思能力，能在各种条件情况下，运用光线进行艺术创作，在电视屏幕上还原或再造真实、理想的时空画面。要达到如此境界，电视照明工作者就必须在照明实务工作中注意以下几个方面：
第一，要认真钻研艺术理论与高新技术。如前所述，艺术修养是照明创造的美学基础，高新科技是达到良好效果的必由之路，二者缺一不可。我们的电视照明工作者往往是忙于工作实务而忽略了自己的艺术进修，致使业务水准提高不快。同时，进入数字时代之后，摄像与照明器材的更新换代极其迅速，不与时俱进便很容易行动滞后而无法站在学科与业务实践的前沿。
第二，要注意平时的积累，尤其是注意对现实生活的观察积累。丰富的想象力是电视照明工作者必须具备的基本素养之一，而丰富的想象力又来源于电视照明工作者脑中的艺术形象库存。如果脑中的库存空空，图像形象空空，要想对各种不同的场景气氛形象作出敏锐的反应，并通过光线和色彩来加以体现，是完全不可能的。因此，要有意识地及时充实、丰富脑中的形象库存，建立自己的资料库与业务档案。而且，电视照明工作者要在平时就养成注意观察周围光线变化，并对其进行分析、选择、提炼的习惯，注意观察生活中不同时刻物体表面的光影变化、不同时间的气氛变化和光线变化带来的色彩变化，同时将观察到的情况储存记录，以便在需要之时运用光线再现各种场景的光影效果。
第三，借鉴其他艺术门类，取长补短。电视照明是一个多学科的综合体。电视照明人员除应具有一定的艺术修养外，还应懂得光学、电学、计算机技术、机械学及其他与电视照明有关的专业，通过分析、借鉴和研究其他艺术门类的表现形式、创作方法、美学特征等，找出各艺术门类与电视照明艺术在创作构思、表现形式等方面内在的和外在的联系，取各艺术门类之精髓，不断提高电视照明的艺术特质，增强电视照明艺术的表现力和感染力。
四、加大团队合作力度，保持节目风格结构的统一
随着大工业社会的出现，各行各业的分工日趋细致，尤其是影视业的出现与成熟，更是各个部门通力协作的结晶。
电视是一门综合性的艺术，它涵盖了文学、戏剧、音乐、美术、化妆、服装、道具、摄影及照明等门类，相互之间有着密切的联系。一部影视作品的诞生是各个专业部门紧密合作的结果，是各个部门艺术创作的集合。影视照明作为这一综合艺术中的重要环节之一，在塑造人物性格、营造环境气氛、提高画面质量等方面起着举足轻重的作用，同时也是当代电影电视追求艺术效果的重要技术指标。因此，电视照明工作者在影视布光过程中，必须首先摈弃“为灯光而照明”的单纯技术观念，了解各个部门缺一不可的有机联系。其次，必须熟读剧本、了解剧情，把握剧中人物的内心世界，做到心中有数。同时，要与导演、摄影和美术师等随时进行充分的沟通，在拍摄前达成共识，并制订详尽的照明工作计划，准确地做好照明灯光器材的预算，完成好整部作品的灯光设计，精心地做好各种灯光器材、用材的准备，同时要与各部门、各工种之间密切配合，以保证照明工作在拍摄过程中安全、有序、有效地进行。
总而言之，在照明设计的整个过程中，要想提高电视照明的艺术特质，就必须树立“一盘棋”的团队协作意识，上下左右互助互动；认真协调好每一个工作细节，加大团队的合作力度与艺术创造质量，在有限的条件下创造出最美好的画面。
法国著名雕塑家罗丹说过：“他们用自己的眼睛去看别人见过的东西，在别人司空见惯的东西上能够发现出美来。”③在光线里发现美、创造美，是新时代与新技术赋予我们的责任。只有在技术与艺术的完美结合下，我们才能追求理性基础上的创意和个性，才能产生优秀而具有艺术魅力的电视作品，铸造出新的银幕经典。同时，电视照明艺术表现手法的多样性和无规律性以及人的审美需求的发展，使得电视照明技术有了一个施展和发挥的舞台，客观上促进了技术的不断改进和完善。
注释：
①鲁道夫・阿恩海姆[美]：《艺术与视知觉》，第410页。
②李兴国：《电视照明艺术》，第1、2页。
③《罗丹论艺术》，人民出版社，1978年版，第5页。
光学气体成像技术篇8
[关键词]紫外;红外;信息工程设备;电气安全;监测系统
中图分类号：D380文献标识码：a文章编号：1009-914X（2016）28-0017-01
一、立项的背景和意义
近几年，因为机房电气安全引起火灾的典型案例非常多，其中设备非常昂贵，一旦发生火灾，其损失是机房整个消防投资的上百倍，由此可见，如果能定期监测信息工程设备的放电情况并在设备发生电气安全故障前进行预警将对信息工程设备电气安全运行起到非常关键的作用。
二、国内外研究现状
目前国内外传统的电气安全检测方法可分为基于电的检测方法和非电检测方法，主要包括：脉冲电流法、超声波法、红外成像法、紫外脉冲法和紫外成像法。
1.脉冲电流法
该方法是目前测量和研究产品电流安全最直接和最常用的方法，将传感器获得的泄漏电流信号经预处理和采样后可通过有线或无线方式将传输到后台监测中心做进一步的分析和评估。
2.超声波检测法
电气设备放电中还伴随有电能量的释放过程，对周围的介质产生压力，从而引起空气振动，造成声波发射现象。
3.红外成像法
电气产品表面的泄漏电流和放电可引起局部区域的温度升高，从红外图像上可以观察到温度的变化，通过分析红外图像的温度分布可实现信息工程设备的电气安全评估。
4.紫外脉冲法
信息工程设备放电的过程中伴随有光信号的辐射，在弱放电阶段，其光信号的波长主要分布于400nm以下的紫外波段，紫外脉冲法利用紫外光信号传感器将紫外光信号转换为电信号，对信号进行处理可获得相应的电脉冲信号。
5.紫外成像法
紫外成像法检测的也是放电辐射出的紫外光信号，该方法获得的是放电紫外光的二维图像，能直观地显示出放电发光区域，具有良好的放电定位能力。
三、研究开发的内容、技术关键和主要的创新点
（一）研究内容
1.对紫外检测放电方法的研究
本项目采用紫外脉冲法实现对信息工程设备放电紫外信号的检测。
2.对红外检测放电方法的研究
信息工程设备主要采用红外成像和红外点温测量两种红外检测技术，本项目中采用的是红外点温测量技术。
（二）技术关键
基于紫外和红外的智能电气设备主要通过紫外脉冲探测模块、红外测温模块、二维旋转云台和摄像头的协同工作完成。
图1中，紫外脉冲探测模块的紫外探头和红外测温模块的红外探头固定安装在旋转云台上，系统通过旋转云台的运动实现对信息工程设备各检测部位的扫描，并获取和记录被检测点的紫外脉冲数据和温度数据。
（三）创新点
1.该系统解决了红外成像仪和紫外成像仪探测设备放电存在灵敏度不足、对早期电气危险不能预警的弱点。
2.本项目解决了现有紫外脉冲检测技术无法准确定位设备放电故障点的不足的缺点。
3.该检测系统不仅能定量表示放电程度，而且能以图像方式直观地显示出放电位置、温度分布及其发展变化情况，从而直观地监测信息工程设备电气安全性变化趋势。
4.本项目采用技术具有结构简单、成本低廉等优点。
四、研究方案、技术路线和组织方式
（一）研究方案
基于紫外和红外的信息工程设备电气安全监测系统主要由嵌入式系统模块、紫外红外探测模块、温度湿度测量模块和广域无线通信模块组成。
（二）技术路线
1.紫外脉冲探测模块主要由探头罩及光学系统、紫外光敏管、高压电源和检测电路组成，实现对视场区域内紫外脉冲信号的探测，并将其转换为电压脉冲信号，传送给嵌入式系统模块。
2.红外测温模块主要由透射式光学系统、热电堆型红外传感器和检测电路组成，红外测温模块将温度信号转换为模拟电压信号，提供给嵌入式系统模块。
3.二维旋转云台用于承d紫外脉冲探测模块和红外测温模块的探头，可通过对旋转云台两个直流伺服电机的控制，实现对被检测信息工程设备局部放电和温度分布的二维扫描。
4.摄像头用于对被检测信息工程设备的图像采集，并通过接口将采集的图像信息传送给嵌入式系统模块。
5.考虑到空气湿度的影响因素，采用温度湿度测量模块用于对环境温度和湿度的检测。环境温度对红外测温的精度也有非常大的影响，必须通过环境温度来修正被测物体的温度。
6.广域无线通信模块用于实现远距离无线通信。检测的同时可以通过广域无线通信接收在线监测系统发送的测量数据和报警信息，以及处理后包含放电分布数据和温度分布数据的设备图像信息，并可发送控制命令，实现对在线监测系统工作模式的控制。
7.嵌入式系统模块是在线监测系统的核心，它用来实现对信息工程设备紫外红外扫描的控制、紫外脉冲数据的统计分析、环境温度和湿度的测量分析以及设备电气安全性的分析判断。同时，通过图像处理得到结合放电分布和温度分布的设备图像信息，实现电气安全的分析、判断和报警。
（三）组织方式
1.本项目将由浙江省质量检测科学研究院、浙江科技学院承担，并从中抽调专业技术人员成立项目开发小组，明确各参与单位的责职，明确每个小组成员在项目中的分工。包括项目技术规划、方案设计、项目实施、验证等。
2.在项目实施过程中，做好对设计方案评审、设计、验证等工作，切实进行项目管理和实施。项目的组织实施将按照我单位《科技工作管理办法》，由科技管理部门实施项目的监督管理，更好地促进项目的完成。
五、研究预期目标
1、主要技术指标：
1）线连续工作时间1000小时;
2）紫外探测指标：灵敏度达到5000count/min，响应190―260nm波段的紫外信号;
3）红外探测指标：温度测量范围为-40―120℃，测温分辨率可达到±0.5K，湿度测量范围为0―100%RH，测量分辨率可达到±2.0%RH;
4）实现视频连续存储记录，视频记录分辨率大于或等于1280×960，能够进行1帧/秒的扫描连续拍摄1000hour;
5）可靠性数据库存储库单一安全记录条数不小于每小3000组;
6）系统能以图像方式直观地显示出放电位置、温度分布及其发展变化情况。
2、产业化前景
凡是具有信息工程设备的场合都涉及电气安全问题，这意味着该系统在信息工程领域的应用前景十分广阔。主要有以下两方面的应用前景：
1）信息工程设备因放电而产生的电气安全事故有多种原因，信息工程设备的技术参数与电气安全的具体关系有待于进一步研究。设备在什么情况下会观察到放电，在什么情况下放电会影响到系统的电气安全，也有待更深入探讨。
2）在信息工程产品耐压试验时用该监测系统进行观察，若在试验时紫外、红外数值变化速率过快或超过一定阈值，则试品肯定不合格。
光学气体成像技术篇9
遥感作为一种空间探测技术，至今已经经历了地面遥感、航空遥感和航天遥感三个阶段。广义的讲，遥感技术是从19世纪初期（1839年）出现摄影术开始的。19世纪中叶（1858年），就有人使用气球从空中对地面进行摄影。1903年飞机问世以后，便开始了可称为航空遥感受的第一次试验，从空中对地面进行摄影，并将航空像应用于地形和地图制图等方面。可以说这揭开了当今遥感技术的序幕。
随着无线电电子技术、光学技术和计算机技术的发展，20世纪中期，遥感技术有了很大发展。遥感器从第一代的航空摄影机，第二代的多光谱摄影机、扫描仪，很快发展到第三代固体扫描仪（CCD）；遥感器的运载工具，从收音机很快发展到卫星、宇宙飞船和航天飞机，遥感信息的记录和传输从图像的直接传输发展到非图像的无线电传输；而图像元也从地面80m*80m，30m*30m，20*20m，10m*10m，6m*6m等发展非常迅速。
在这期间，我国遥感技术的发展也十分迅速，我们不仅可以直接接收、处理和提供和卫星的遥感信息，而且具有航空航天遥感信息采集的能力，能够自行设计制造像航空摄影机、全景摄影机、红外线扫描仪、多炮谱扫描仪、合成孔径侧视雷达等多种用途的航空航天遥感受仪器和用于地物波谱测定的仪器。而且，进行过多次规模较大的航空遥感试验。
近十几年来，我国还自行设计制造了多种遥感信息处理系统。如假彩色合成仪，密度分割仪，tJ-82图像计算机处理系统，微机图像处理系统等。应用范围几乎扩展到各行各业。如近年的第二次土地调查、森林防火、抗震救灾等等。
2.RS技术应用
RS技术依其遥感仪器所选用的波谱性质可分为：电磁波遥感技术，声纳遥感技术，物理场（如重力和磁力场）遥感技术。电磁波遥感技术是利用各种物体/物质反射或发射出不同特性的电磁波进行遥感的。其可分为可见光、红外、微波等遥感技术。按照感测目标的能源作用可分为：主动式遥感技术和被动式遥感技术。按照记录信息的表现形式可分为：图像方式和非图像方式。按照遥感器使用的平台可分为：航天遥感技术，航空遥感技术、地面遥感技术。按照遥感的应用领域可分为：地球资源遥感技术，环境遥感技术，气象遥感技术，海洋遥感技术等。
常用的传感器：航空摄影机（航摄仪）、全景摄影机、多光谱摄影机、多光谱扫描仪(multiSpectralScanner，mSS)、专题制图仪（thematicmapper,tm）、反束光导摄像管（RBV）、HRV（HighResolutionVisiblerangeinstruments）扫描仪、合成孔径侧视雷达（Side-LookingairborneRadar，SLaR）。
常用的遥感数据有：美国陆地卫星（Landsat）tm和mSS遥感数据，法国Spot卫星遥感数据，加拿大Radarsat雷达遥感数据。目前，主要的遥感应用软件是pCi、eRmapper和eRDaS。
近年来遥感技术广泛用于军事侦察、导弹预警、军事测绘、海洋监视、气象观测和互剂侦检等。民用方面：遥感技术广泛用于土地利用规划、农作物病虫害和作物产量调查、环境污染监测、海洋研制、地震监测、陆地水资源调查、土地资源调查、植被资源调查、地质调查、城市遥感调查、测绘、考古调查和规划管理等。遥感技术系统包括：空间信息采集系统（包括遥感平台和传感器），地面接收和预处理系统（包括辐射校正和几何校正），地面实况调查系统（如收集环境和气象数据），信息分析应用系统。
2.1可见光遥感
应用比较广泛的一种遥感方式。对波长为0.4～0.7微米的可见光的遥感一般采用感光胶片（图像遥感）或光电探测器作为感测元件。可见光摄影遥感具有较高的地面分辨率，但只能在晴朗的白昼使用。
2.2红外遥感
又分为近红外或摄影红外遥感，波长为0.7～1.5微米,用感光胶片直接感测；中红外遥感,波长为1.5～5.5微米；远红外遥感,波长为5.5～1000微米。中、远红外遥感通常用于遥感物体的辐射，具有昼夜工作的能力。常用的红外遥感器是光学机械扫描仪。
2.3多谱段遥感
利用几个不同的谱段同时对同一地物（或地区）进行遥感，从而获得与各谱段相对应的各种信息。将不同谱段的遥感信息加以组合，可以获取更多的有关物体的信息，有利于判释和识别。常用的多谱段遥感器有多谱段相机和多光谱扫描仪。
2.4紫外遥感
对波长0.3～0.4微米的紫外光的主要遥感方法是紫外摄影。
2.5微波遥感
光学气体成像技术篇10
【关键词】数字化X线摄影；胸部摄影；高千伏；健康体检
随着影像设备及影像技术的发展，数字化X射线摄影系统（digitalradiography，DR）采用平板探测器进行影像直接转换，是计算机数字图像处理技术与X线放射技术相结合而形成的一种先进的X线摄影技术，DR具有密度分辨率高，成像速度快，图像动态范围广，图像清晰，简单方便的使用操作以及具有多种后处理等优点[1]。目前，我国肺癌发病率日益上升，占恶性肿瘤的首位，严重威胁着公众的健康，在健康体检中胸部摄影就更加广泛的重视和应用。笔者就如何更好使用DR，用低的辐射剂量得到高质量的胸部影像而做以下应用研究，现报告如下。
1材料与方法
1.1设备和器材数字化X线摄影系统（DR）为美国KodakDirectviewDR7500型，最大管电压150kV；0.6mm焦点，12：1密纹虑线栅。图像后处理工作站；KodakDryview8900型激光胶片打印机及paCS系统。
1.2研究对象收集本院体检中心2012年10-11月1800例健康体检者的DR胸部摄影，其中男1065例，女735例，年龄18～81岁，平均年龄46.7岁。
1.3摄影技术采用随机、开放和分组对照的方法，把体检者分成高千伏组和普通千伏组，900例一组，每组取样呈连续性，不分性别、年龄。两组病例摄取胸部后前立位，高千伏组摄影参数：管电压125kV，曝光量：使用自动曝光控件（automaticexposurecontrolaeC）（3.720.85）mas，焦-屏距（SiD）180cm，照射野43cm×43cm，滤线器（+）；普通千伏组摄影参数：管电压85kV，曝光量：使用自动曝光控件（automaticexposurecontrolaeC）（12.282.05）mas，焦-屏距（SiD）180cm，照射野43cm×43cm，滤线器（+）。
1.4图像评价方法两组X线片，根据kV、mas、等参数以及《全国放射科Qa、QC学术研讨会纪要》的标准，由1名主任医师，副主任医师2名，副主任技师2名，按照图像清晰度，对比度是否良好，位置是否标准，能否达到诊断要求等方面进行照片质量分析评估，分别评出甲级片、乙及片、丙级片、废片。当结果不一致时，由主任医师作最终评断。
2结果
2.1高千伏组与普通千伏组胸部图像质量统计结果见表1。
表2.2高千伏组与普通千伏组曝光剂量比较见表2。
2.3高千伏组与普通千伏组一次成功率比较见表3。
3讨论
3.1胸部高千伏摄影的优势胸部普通千伏摄影胸腔组织结构间有充分的对比，各组织间的密度差甚大，骨骼显示清楚，影像黑白分明，灰雾小。而高千伏摄影照片上能显示出较大范围的组织密度，微细结构的能见度增加，照片层次丰富，相应的扩大了诊断能力[2]。125kV的X线对人体各组织均有足够的穿透力。根据感光效应公式e=K·Vn·Q（K是常数，V表电压，表指数，Q指管电流），提高KV值可以相应缩短曝光时间，从而减小影像的运动模糊，提高图像清晰度[3]，减少患者及工作人员的辐射。
用低于90kV管电压摄影检查时，人体对X线吸收以光电效应为主，各部分结构影像密度的高低受其组织原子序数和厚度的影响较大。骨骼、软组织、脂肪和气体具有明显的影像密度差异，但是如果软组织、脂肪或气体与骨骼重叠在一个平面上，则前三者的影像会被密度高的骨骼影像所遮蔽而不便观察。随着管电压的升高，当电压达到120kV以上时，组织吸收一般则以散射效应（康普顿散射）为主，各部分结构影像密度的高低受其组织原子序数和厚度的影响减少，上述四项组织的影像密度与软组织和气体的影像密度相差不大，即使相互重叠也不致为骨影所遮盖，从而使与骨骼相重叠的软组织或骨骼本身的细小结构及含气的管腔等变得易于观察。结果是X线穿过人体后在胶片上形成的影像信息明显增多，照片影像层次比普通千伏摄影更加丰富。高千伏摄影因穿透力强，使常规摄影不能显示的心后肺组织、胸部重叠部位的肺纹理、胸腔积液的内部、肺门部位、软组织、气管显示及胸椎等部位得以显示，明显比普通片更好更清晰。可以基本显示整个胸椎的影像结构，肺门部的各种结构能显示清楚，从而减少漏诊、误诊的可能。
3.2DR的优势DR具有较高的量子检测率（detectivequantumefficiency，DQe）、极佳的调制传递函数（modulationtransferfunction，mtF）以及宽广的动态范围[4]。DR胸部影像灰阶动态范围大，线性好，影像层次丰富，并且具有多种后处理功能，可以对扫描图像进行窗宽、窗位的调节，通过测量影像的放大、缩小，对比度反转，影像边缘增强，切割显示等方法观察胸部的细微结构。通过后处理后可使由于曝光条件选择不当造成的背景噪声得以消除，可更加具体、特异性的改变胸部影像中某些结构的显示特性，使图像更加清晰、细腻，而且可以进行分级强化处理，达到更好的显示病变或兴趣区影像[5-6]。DR系统曝光后可以立即在显示器上成像，不需要等待较长的时间。DR曝光后至图像显示的时间为7～25s，可及时观察摄影效果，如果发现因为摄影不准确、体检者移动或屏气不佳、身体上有异物等原因造成的影像质量不符合诊断要求时，可以立即进行纠正并进行第二次摄影，避免了屏胶摄影、CR等摄影方式需要等较长的影像处理时间才能看到摄影效果的弊端。因此，减少了摄片后的等候时间，特别是在批量体检中大大提高了检查效率[7]。DR图像都是DiCom[8]信息图像，可以上传至医院paCS系统，进行图像储存、图像压缩、图像格式转换等操作。利用paCS系统可将图像远程会诊，作患者前后照片比较等操作。
3.3DR胸部健康体检的优势早期周围型肺癌临床症状不明显，多不伴有区域淋巴结及远处转移，X线平片是其筛选的首选方法，X线平片具有很高的空间分辨率和较好的密度分辨率，可以清晰显示肺野，除邻近纵隔等重叠部位的肺内病变外，在其他部位肺内病变的显示中具有较好的效果[9]。
3.4辐射防护最优化DR摄影质量控制的公认目标是在保证图像质量合格的前提下，使用尽可能低的辐射剂量。质量控制既包含图像和受检者辐射剂量，也涵盖相关的非受检人员所接受的散射线辐射剂量[10]。在本文中用125kV摄影个体曝光量是普通千伏个体曝光量的1/3，相应的工作人员所受辐射剂量也降低，从源头上做到防护最优化。鉴于我国国民经济的发展和健康水平提高，国民辐射防护意识会越来越强。因此，低辐射剂量显得更加重要。
3.5KodakDirectviewDR7500型X线机在体检使用心得锐柯DR7500具有成像速度快、成像质量高、自动记忆摆位、球管与探测器自动对中、球管与探测器自动跟随、自动SiD（焦片距）保持功能等[11]。该机有自动曝光控件（automaticexposurecontrolaeC），其原理是通过设定不同的探测区域，在曝光前准确测量了打在患者身后X线胶片上的辐射剂量，当达到屏幕胶片联合使用的预定剂量时自动关闭X线系统，这保证了只采用最小的所需剂量，结果图像表现出一致的黑度，由于图像中的错误而使X线检复进行的可能性也得到减少，间接地减少了患者的照射剂量。通过自动曝光控制技术，配合其工作站上的多种处理模式，使成像质量稳定且操作简单化，无需进行任何调整和再处理[12]。锐柯DR7500使用的是三腔aeC，长方形，上半部分左右各一腔，下半部分正中一腔，共三腔。体检胸部时通常开上面两腔。另外该机探测器大（43cm×43cm），成像速度快，探测器刷新快，传输速度快，完成一例胸部正位只需要20s左右，很适合大规模健康体检。在胸部体检摄片时该机还可以用遥控板调节探测器高度，来适应不同身高的患者，从而减轻工作人员劳动强度，节省时间，提高效率。
在健康体检中DR行胸部摄影，采用高千伏技术在提高影像质量，降低曝光量，减少受检者辐射剂量，延长机器使用寿命等方面有明显优势。
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