專利名稱：微粒探測(cè)器，系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的傳感器儀器和改進(jìn)的檢測(cè)方法。更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的微粒探測(cè)器和探測(cè)微粒的方法。下文將針對(duì)使用一束或多束放射型射線束，如激光束，探測(cè)位于開(kāi)放空間中的微粒描述發(fā)明，然而，可以理解，本發(fā)明不僅只限于此用途。
背景技術(shù)：
整個(gè)本說(shuō)明書(shū)中，使用單數(shù)形式的“發(fā)明人”，可以認(rèn)為涉及本發(fā)明的一個(gè)(單數(shù)) 或所有(復(fù)數(shù))發(fā)明人。發(fā)明人已確定下列相關(guān)技術(shù)。在一個(gè)區(qū)域內(nèi)探測(cè)微粒的方法有多種，例如所述區(qū)域?yàn)榉块g、建筑物、封閉空間、或者開(kāi)放空間。有些方法包括在區(qū)域中對(duì)空氣取樣，并使取樣的空氣通過(guò)探測(cè)器腔，以此，微粒得到探測(cè)，并且對(duì)例如在所關(guān)注區(qū)域中的大量煙霧進(jìn)行評(píng)估。這樣的儀器以吸入式感煙探測(cè)器為例，如申請(qǐng)人出售的VESDA LaserPLUS 感煙探測(cè)器。其他探測(cè)器放置于所關(guān)注區(qū)域，并利用一個(gè)傳感器探測(cè)傳感器附近的微粒。這類探測(cè)器的一個(gè)例子是點(diǎn)型探測(cè)器，其中空氣經(jīng)過(guò)發(fā)射器和傳感器之間，便可直接探測(cè)到所關(guān)注區(qū)域的微粒。在這兩種探測(cè)器中，如果微粒未進(jìn)入取樣點(diǎn)(吸入式探測(cè)器)，或者未經(jīng)過(guò)電型探測(cè)器的發(fā)射器和傳感器之間，微粒將不能被探測(cè)。由于許多建筑物使用從區(qū)域抽氣的空氣處理設(shè)備，比如空調(diào)，因而不能保證懸浮微粒不通過(guò)空氣處理管道排放到區(qū)域外而被探測(cè)到。很難在室外區(qū)域或很大的室內(nèi)場(chǎng)館使用上述的探測(cè)微粒的方法，因?yàn)榭赡軟](méi)有合適安裝點(diǎn)型探測(cè)器或取樣點(diǎn)及連接管的位置。用于探測(cè)例如煙霧的其它設(shè)備包括第3，924，252號(hào)美國(guó)專利(Duston)中公開(kāi)的探測(cè)器，該探測(cè)器利用激光器和光電二級(jí)管探測(cè)從微粒散射的光。此設(shè)備使用角形反射器將光反射到發(fā)射器。Duston需要反饋電路探測(cè)光束是否被發(fā)射或阻滯。另一種類型的探測(cè)器為“束型探測(cè)器”，該束型探測(cè)器測(cè)量來(lái)自投射光源的信號(hào)強(qiáng)度的衰減，該投射光源由懸浮在投射光里的煙霧微粒產(chǎn)生。這些探測(cè)器，即束型探測(cè)器和 Duston中公開(kāi)的探測(cè)器，具有相對(duì)低的敏感度，并且只能測(cè)量照射區(qū)域的總衰減。當(dāng)上述探測(cè)器試圖在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，例如室內(nèi)房間、大型室內(nèi)場(chǎng)館和室外區(qū)域，利用發(fā)射線探測(cè)微粒時(shí)，上述探測(cè)器可能需要解決所面臨的許多困難。其中一些困難如下。提供發(fā)射線的設(shè)備和探測(cè)發(fā)射線和/或散射線的裝置的安裝和調(diào)試可能是繁重的。特別是， 此類設(shè)備可能侵入被監(jiān)測(cè)環(huán)境，并且可能需要復(fù)雜的連接，例如，有線或別的方式向設(shè)備提供控制、通信和電力。另外，需要許多具有專門技能的技術(shù)人員安裝和/或調(diào)試設(shè)備。一旦安裝和/或調(diào)試完成，此類設(shè)備可能會(huì)易受環(huán)境條件的影響引起測(cè)量誤差，該環(huán)境條件組成受檢測(cè)環(huán)境的一部分促成漂移、未對(duì)準(zhǔn)等。此外，與報(bào)警條件無(wú)關(guān)的環(huán)境條件和事件可能會(huì)一般出現(xiàn)在被監(jiān)測(cè)環(huán)境內(nèi)，并且在探測(cè)微粒時(shí)，可能會(huì)造成誤報(bào)警。很有必要探測(cè)大型房間、區(qū)域內(nèi)的粒子，并且有關(guān)物理距離微粒可能會(huì)造成增加上述環(huán)境條件和事件對(duì)探測(cè)微粒效率影響的可能性，并且而且，有關(guān)距離與射線經(jīng)過(guò)的路徑長(zhǎng)度有關(guān)，其本身需要高靈敏性和容錯(cuò)性的設(shè)備。例如，在沒(méi)有實(shí)際火險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，像氣載灰塵這樣的干擾微?？赡艹霈F(xiàn)在被檢測(cè)的環(huán)境內(nèi)，并且造成誤報(bào)警發(fā)生。例如，煙霧微粒是由于諸如在悶火中的熱分解產(chǎn)生的微粒， 然而有害微?？赡茉跓o(wú)潛在火險(xiǎn)的情況下由像機(jī)械的或生物的過(guò)程產(chǎn)生。光散射特性與微粒尺寸分布有關(guān)；并且存在多種煙霧和多種有害微粒，并且它們的微粒尺寸分布常常是相互重疊的。第3，901，602號(hào)(Gravatt Jr)的美國(guó)專利公開(kāi)了使用光散射單元光散射的方法和儀器，用于化學(xué)法鑒別諸如浮質(zhì)中找到的單微粒物質(zhì)粒子或多微粒物質(zhì)粒子，而不收集與化學(xué)方法分析材料。根據(jù)Gravatt，在單微粒分析的情況下，平面偏振光撞擊到微粒上， 并且測(cè)量散射到在指定角范圍中的偏振面上的光強(qiáng)度。該強(qiáng)度與微粒吸收系數(shù)和微粒尺寸有關(guān)。多微粒分析時(shí)，同樣測(cè)量散射到與偏振面正交的平面上的光強(qiáng)度以確定物質(zhì)的微?？偭俊４诵畔⒖捎糜跇?biāo)準(zhǔn)化第一散射光束的強(qiáng)度測(cè)量。Gravatt提出的感煙探測(cè)器作為體現(xiàn)多微粒分析技術(shù)的儀器，由此，可以被探測(cè)火焰產(chǎn)生的浮質(zhì)，而不受火焰產(chǎn)生的相似密度的浮質(zhì)的干擾。包括本說(shuō)明書(shū)討論的任何文件、裝置、條款和知識(shí)來(lái)解釋本發(fā)明的內(nèi)容。本說(shuō)明書(shū)不承認(rèn)本資料中的任何材料構(gòu)成在此說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)優(yōu)先權(quán)日的或之前的澳大利亞或任何其它地方的相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)或公知知識(shí)的一部分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供減輕現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中的至少一種缺陷的方法和儀器。本發(fā)明在一個(gè)方面提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束，以及；用圖像捕獲設(shè)備探測(cè)區(qū)域的圖像變化，所述圖像變化標(biāo)示微粒存在，其中發(fā)射和探測(cè)的步驟包括根據(jù)發(fā)射束的能量水平的間接比例關(guān)系確定射線束開(kāi)啟周期(ON period)和圖像捕獲設(shè)備曝光期。另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束，以及；用圖像捕獲設(shè)備探測(cè)區(qū)域的圖像變化，所述圖像變化標(biāo)示微粒存在，其中方法還包括以下步驟減輕所探測(cè)圖像中的一個(gè)或多個(gè)變化以及變化的原因，所述變化
對(duì)應(yīng)于除了所關(guān)注的粒子存在之外的事件。在另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束，以及；用圖像捕獲設(shè)備探測(cè)區(qū)域中圖像的變化，所述圖像的變化標(biāo)示微粒存在，其中方法還包括以下步驟
用探測(cè)儀探測(cè)儀探查發(fā)射束用以調(diào)試探測(cè)步驟。在另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束，以及；用圖像捕獲設(shè)備探測(cè)區(qū)域中圖像的變化，所述圖像的變化標(biāo)示微粒存在，其中方法還包括以下步驟將射線束分為多個(gè)片段；確定每一射線片段圖像變化；為控制點(diǎn)提供被確定的每一片段圖像的變化，以模擬多個(gè)點(diǎn)型微粒探測(cè)器在另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束，以及；用圖像捕獲設(shè)備探測(cè)區(qū)域的圖像變化，所述圖像變化標(biāo)示微粒存在，其中方法還包括以下步驟確定被監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)空間中預(yù)定的圖解點(diǎn)(geometric point)的位置。在另一方面，本發(fā)明提供使光源與圖像捕獲設(shè)備同步的方法，包括允許所述源以預(yù)定頻率開(kāi)關(guān)振蕩；識(shí)別由圖像捕獲設(shè)備捕獲的一個(gè)或多個(gè)視頻圖像中的源，以及；不斷修正圖像捕獲設(shè)備的幀頻率，以保持同步。在另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射第一射線束，以及；用第一圖像捕獲裝置探測(cè)區(qū)域的圖像的變化，所述圖像的變化標(biāo)示微粒存在，并且其中圖像中的變化對(duì)應(yīng)于反向散射射線。在另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射第一射線束，以及；用圖像捕獲設(shè)備探測(cè)區(qū)域的圖像變化，所述圖像變化標(biāo)示微粒存在，其中方法還包括提供臨近第一射線束的至少一個(gè)附加射線束，用以探測(cè)進(jìn)入射線束的逼近侵?jǐn)_ (imminent intrusion)0在另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化，其中至少一個(gè)射線束和探測(cè)圖像變化的設(shè)備適于傳遞數(shù)據(jù)。在另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化；補(bǔ)償被探測(cè)圖像的畸變。在另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像中的變化；對(duì)被探測(cè)的圖像應(yīng)用權(quán)重函數(shù)，有選擇地解析圖像部分。
在另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射多束射線；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化；
調(diào)節(jié)所述射線束順序運(yùn)作。在另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像中的變化；調(diào)節(jié)射線源和探測(cè)圖像的設(shè)備中至少之一以受控方式被定位。在另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化；其中，圖像由位于至少兩個(gè)位置的圖像探測(cè)器探測(cè)。在另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化；監(jiān)控(supervise)射線束。在另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化；遮掩被探測(cè)束的中心部分，以增強(qiáng)圖像變化的探測(cè)。在另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化；檢查適用于捕獲被監(jiān)測(cè)區(qū)域中圖像的圖像捕獲設(shè)備的運(yùn)行。在另一方面，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，包括向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化；評(píng)估被探測(cè)圖像，以補(bǔ)償被探測(cè)的圖像的變化帶來(lái)的干涉。在另一方面，本發(fā)明提供適用于探測(cè)微粒的儀器，所述儀器包括適用于按預(yù)定的指令系統(tǒng)運(yùn)行的處理器設(shè)備，所述儀器，與所述預(yù)定的指令系統(tǒng)一起，適用于執(zhí)行在此公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)的方法。其他方面，本發(fā)明的優(yōu)選的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)在說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)，并/或在附加的權(quán)利要求書(shū)中被定義，構(gòu)成本發(fā)明說(shuō)明的一部分。從下文給出的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的進(jìn)一步應(yīng)用范圍將變得更加明顯。然而應(yīng)該明白，盡管表示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，但僅通過(guò)示例性給出詳細(xì)說(shuō)明和具體實(shí)施例，因?yàn)楦鶕?jù)該詳細(xì)說(shuō)明，多種變化和修改在本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍之內(nèi)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將更加明顯。


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結(jié)合附圖參考一下優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可更好地理解本發(fā)明的進(jìn)一步的公開(kāi)、改進(jìn)、優(yōu)勢(shì)、特征和方面，其通過(guò)示例性給出，而因此不限制本發(fā)明的范圍，其中圖1示出了探測(cè)器系統(tǒng)的實(shí)施例的側(cè)視圖示；圖2示出了圖1中的探測(cè)器系統(tǒng)的圖像捕獲設(shè)備和發(fā)射器位置的實(shí)施例的俯視圖；圖3示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的被圖2中的圖像捕獲設(shè)備捕獲的圖像的立體圖；圖4示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的圖1中的探測(cè)器系統(tǒng)的信號(hào)處理的系統(tǒng)概括工作流 fe ；圖5示出了由圖1實(shí)施例中的圖像捕獲設(shè)備捕獲的數(shù)據(jù)分割的圖形描述；圖6示出了由圖1實(shí)施例中的圖像捕獲設(shè)備捕獲的數(shù)據(jù)結(jié)合的圖形描述；圖7a_c示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明被圖1中的探測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行的背景消除的圖像；圖8示出了在軟件實(shí)施例中用于計(jì)算像素半徑的方法的圖形描述，該軟件結(jié)合圖 1的探測(cè)器系統(tǒng)的操作使用；圖9是根據(jù)本發(fā)明的探測(cè)器系統(tǒng)的另一實(shí)施例的俯視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的探測(cè)器系統(tǒng)的另一實(shí)施例的俯視圖；圖lla-c是根據(jù)本發(fā)明的探測(cè)器系統(tǒng)的其它實(shí)施例的俯視圖；圖12示出了圖1中的探測(cè)器系統(tǒng)的一部分的圖示；圖13示出了圖1中的探測(cè)器系統(tǒng)的圖像捕獲設(shè)備捕獲的圖像數(shù)據(jù)的圖示；圖14是根據(jù)本發(fā)明的探測(cè)器系統(tǒng)的另一實(shí)施例的俯視圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的探測(cè)器系統(tǒng)的另一實(shí)施例的俯視圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的探測(cè)器系統(tǒng)的另一實(shí)施例的俯視圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的探測(cè)器系統(tǒng)的另一實(shí)施例的透視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明的探測(cè)器系統(tǒng)的另一實(shí)施例的俯視圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明的探測(cè)器系統(tǒng)的另一實(shí)施例的方塊系統(tǒng)圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的光路裝置的圖示；圖21是根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的光路裝置的圖示；圖22是根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的光路裝置的圖示；圖23是根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的光路裝置的圖示；圖M示出了根據(jù)多激光器操作的包括時(shí)間圖指示信號(hào)的本發(fā)明的另一實(shí)施例的俯視圖；圖25是本發(fā)明的另一實(shí)施例的立體圖；圖沈是本發(fā)明的另一實(shí)施例的立體圖；圖27是本發(fā)明的另一實(shí)施例的立體圖；圖觀是根據(jù)圖27中本發(fā)明的實(shí)施例拍攝的像圖；圖四是根據(jù)圖27中本發(fā)明的實(shí)施例拍攝的另一像圖；圖30是本發(fā)明的另一實(shí)施例的側(cè)景透視圖；圖31是根據(jù)圖30中本發(fā)明的實(shí)施例拍攝的像圖；0123]圖32是根據(jù)圖30中本發(fā)明的實(shí)施例拍攝的另一像圖；0124]圖33是本發(fā)明的另一實(shí)施例的側(cè)視立體圖；0125]圖34是根據(jù)圖33中本發(fā)明的實(shí)施例拍攝的像圖；0126]圖35是本發(fā)明的另一實(shí)施例的側(cè)視立體圖；0127]圖36是本發(fā)明的另一實(shí)施例的側(cè)視立體圖；0128]圖37是根據(jù)圖36中本發(fā)明的實(shí)施例拍攝的像圖；0129]圖38根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例示出了光學(xué)元件；0130]圖39根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例示出了光學(xué)元件；0131]圖40是本發(fā)明的另一實(shí)施例的束監(jiān)督裝置；0132]圖41是本發(fā)明的另一實(shí)施例的側(cè)視立體圖；0133]圖42是本發(fā)明的另一實(shí)施例的側(cè)視立體圖；0134]圖43和圖44根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了使用的束的圖像和束輪廓(prof i 1 e)0135]圖45根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例示出了遮蔽結(jié)構(gòu)；0136]圖46根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例示出了遮蔽結(jié)構(gòu)；0137]圖47和圖48根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例示出了照明器設(shè)備；0138]圖49和圖50示出了本發(fā)明的各個(gè)另外的實(shí)施例的側(cè)視立體圖；0139]圖51和圖52示出了根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例拍攝的像；0140]圖53、圖M和圖55根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例示出了使用的束的區(qū)域的圖像0141]圖56是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例拍攝的像；0142]圖57和圖58根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)另外的實(shí)施例示出了光源裝置。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，提供探測(cè)微粒的方法和儀器，包括向被監(jiān)視區(qū)域發(fā)射射線束和探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化。更獨(dú)特的，本發(fā)明的實(shí)施例提供微粒位置的指示。本質(zhì)上，本發(fā)明的實(shí)施例提供微粒微粒探測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供被探測(cè)粒子的可尋址能力，即，可直接探測(cè)他們的位置而不用對(duì)被監(jiān)視環(huán)境取樣，或者不必在微粒探測(cè)環(huán)境中的有利位置放置探測(cè)器。射線束可包括從一個(gè)或者多個(gè)光源發(fā)射的一個(gè)或者多個(gè)光束，并且被監(jiān)控區(qū)域或者地帶的圖像的變化可被一個(gè)或者多個(gè)像攝像機(jī)一樣的圖像捕獲設(shè)備探測(cè)。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，提供計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，具有微粒包含在所述介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼和計(jì)算機(jī)可讀系統(tǒng)代碼，用于探測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的微粒，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括所述計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可讀代碼，其用于執(zhí)行在此公開(kāi)的方法步驟。在特殊方式中，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，其包括向被監(jiān)視區(qū)域發(fā)射射線束和探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化，其中，該方法還包括調(diào)整射線束的步驟。包含優(yōu)選實(shí)施例的方法和特點(diǎn)的另外步驟可包括識(shí)別圖像中的關(guān)注范圍，顯示被監(jiān)視區(qū)域的相應(yīng)地帶。地帶內(nèi)散射射線可以相應(yīng)圖象的一個(gè)或多個(gè)片段顯示，使得在區(qū)域中微粒的位置被識(shí)別。微粒的位置可根據(jù)發(fā)射線的源的位置、發(fā)射線的方向和圖像探測(cè)的點(diǎn)之間的幾何關(guān)系確定，其中幾何關(guān)系由圖像確定。探測(cè)到的變化可能是散射線強(qiáng)度的增量。散射線強(qiáng)度的增量可能參照域值估計(jì)。散射線強(qiáng)度的增量可通過(guò)圖像的平均累計(jì)強(qiáng)度值計(jì)算。方法可包括為區(qū)域中不同空間位置分配不同的閾值。方法可包括沿路徑引導(dǎo)射線并且在圖像中識(shí)別目標(biāo)，目標(biāo)表示射線入射在區(qū)域中的物體表面上的位置。圖像中目標(biāo)的位置可被監(jiān)控，并且射線的發(fā)射可響應(yīng)目標(biāo)的位置的變化而停止。方法可進(jìn)一步包括識(shí)別圖像中發(fā)射器的位置。此外，方法可包括基于被識(shí)別的發(fā)射器位置的射線強(qiáng)度確定發(fā)射器的運(yùn)行狀況。圖像可能作為幀處理，幀分成節(jié)，表示被監(jiān)視區(qū)域中的空間位置。同樣，方法可包括監(jiān)視與圖像節(jié)相關(guān)的強(qiáng)度水平，并且為區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)相關(guān)節(jié)的不同空間位置分配不同的閾值。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明可提供監(jiān)視區(qū)域的儀器，其包括將包括至少一個(gè)預(yù)定特性的射線束導(dǎo)入?yún)^(qū)域中的發(fā)射器；獲取區(qū)域的至少一個(gè)圖像的圖像捕獲設(shè)備；以及處理器，用于解析至少一個(gè)圖像以探測(cè)圖像之間的至少一個(gè)特性的存在或變化， 標(biāo)示區(qū)域內(nèi)微粒的存在。處理器可適合根據(jù)發(fā)射器的位置、定向的射線束和圖像捕獲設(shè)備之間的幾何關(guān)系確定微粒的位置，其中，幾何關(guān)系由解析的圖像所確定。儀器可包括多個(gè)發(fā)射器，設(shè)置為引導(dǎo)射線沿不同的各自束路徑。儀器進(jìn)一步可包括一個(gè)或者多個(gè)的濾光器以使圖像捕獲設(shè)備適于優(yōu)先從發(fā)射器，而不是從其它源捕獲射線。濾光器可能是一個(gè)或者多個(gè)或者是以下的
結(jié)合時(shí)間濾光器空間濾光器帶通濾光器偏振光濾光器圖像捕獲設(shè)備優(yōu)選包括衰減器。衰減器可包括可變光圈設(shè)備。捕獲可使用多個(gè)圖像捕獲設(shè)備。優(yōu)選地，圖像捕獲設(shè)備包括照像機(jī)。同樣優(yōu)選的是發(fā)射器包括激光器。在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，其包括以下步驟確定射線束的路徑，包括放置第一圖像捕獲裝置觀察射線源和至少一部分射線束的路徑；向處理器傳遞源的位置；放置第二圖像捕獲裝置觀察射線束的撞擊點(diǎn)；向處理器傳遞撞擊點(diǎn)的有關(guān)位置信息；根據(jù)源的位置和撞擊點(diǎn)的位置信息之間的幾何關(guān)系確定束的路徑。在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明提供探測(cè)微粒的方法，其包括以下步驟確定包含射線束的路徑的關(guān)注區(qū)域，包括定位第一點(diǎn)，于束源的位置，使用圖像捕獲設(shè)備；用圖像捕獲設(shè)備的視場(chǎng)定位第二點(diǎn)與射線束相交，根據(jù)第一和第二點(diǎn)確定束徑；計(jì)算含有所確定束徑的重要區(qū)域。定位第二點(diǎn)的步驟可用至少一個(gè)全部或部分透明的探測(cè)儀實(shí)現(xiàn)，并且一旦定位，該探測(cè)儀優(yōu)選從束徑移開(kāi)。在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明提供確定所關(guān)注區(qū)域中至少一個(gè)或者多個(gè)子區(qū)域中的微?；蛘撸绕錈熿F微粒的水平的方法，其包括引導(dǎo)區(qū)域中的射線束，用圖像捕獲設(shè)備選擇至少一部分束徑的景象(view)，確定相對(duì)于圖像捕獲設(shè)備的射線源的位置，確定相對(duì)于圖像捕獲設(shè)備的束的方向，將射線束分成片段，確定片段和圖像捕獲設(shè)備之間的幾何關(guān)系，調(diào)整由每一片段的圖像捕獲設(shè)備接收的光線水平，以便于考慮到幾何關(guān)系。片段包括至少一個(gè)像素，并且微粒片段優(yōu)選分組形成為粒子探測(cè)的子區(qū)域。在優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明提供適合探測(cè)微粒的儀器，所述儀器包括適合根據(jù)預(yù)定指令系統(tǒng)操作的處理器設(shè)備，所述儀器，與所述指令系統(tǒng)一起，適合執(zhí)行在此公開(kāi)的方法步驟。在本發(fā)明的實(shí)施例中，提供計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，具有微粒包含在所述介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼和計(jì)算機(jī)可讀系統(tǒng)代碼，用于在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中探測(cè)粒子，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括所述計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)中計(jì)算機(jī)可讀代碼，用于執(zhí)行在此公開(kāi)的方法步驟。在圖1中，示出了微粒探測(cè)器10的實(shí)施例。探測(cè)器10置于將被監(jiān)視的區(qū)域12中。 區(qū)域可為房間、體育場(chǎng)、走廊，或者其它范圍。區(qū)域不必是封閉的或者室內(nèi)的。圖像捕獲設(shè)備14觀察區(qū)域12的至少一部分，其包括含有來(lái)自發(fā)射器16的電磁射線的部分。圖像捕獲設(shè)備14可為攝像機(jī)或者一個(gè)或多個(gè)形成方向性敏感的電磁接收器的設(shè)備，例如，該接收器如光敏二極管或者CCD —樣。在優(yōu)選實(shí)施例中，圖像捕獲設(shè)備14為攝像機(jī)。在本實(shí)施例中，攝像機(jī)14使用全幀捕獲來(lái)捕獲圖像，沿通信鏈路18向處理器20發(fā)送模擬視頻信息。使用全幀捕獲不是必需的。然而，為了在獲取圖像上技術(shù)簡(jiǎn)約、性能，以及使安裝限制最小化，優(yōu)選使用全幀捕獲。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，可使用像行傳輸攝像機(jī)(line transfer cameras) 一樣的其他圖像捕獲設(shè)備14，并且可使用補(bǔ)償無(wú)法從行傳輸攝像機(jī)得到的全幀捕獲的功效的方法。另一個(gè)通信鏈路22提供發(fā)射器16和處理器20 之間的連接。處理器20控制發(fā)射器16的輸出，和/或通過(guò)通信鏈路22接收關(guān)于發(fā)射器16 輸出的信息。可選地，發(fā)射器16的狀態(tài)可被攝像機(jī)14感知，或者如以下公開(kāi)的一樣自動(dòng)被確定從而避免需要通信鏈路22。在優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)射器16是產(chǎn)生可見(jiàn)的、紅外的或者其他適合的射線的激光器。激光器16可結(jié)合透鏡21和像視場(chǎng)限流器(restriCtor)23 —樣的空間濾光器。當(dāng)光束穿越均勻介質(zhì)時(shí)，不存在散射，但當(dāng)出現(xiàn)不規(guī)則介質(zhì)時(shí)，束散射。因此，像煙霧顆粒一樣的微粒存在時(shí)，會(huì)使激光束散射。此外，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，激光器16可以給定序列被調(diào)整，例如“激光開(kāi)”、激光“關(guān)”。當(dāng)沒(méi)有煙霧存在時(shí)，包括激光束的被捕獲的圖像中的像素強(qiáng)度相同而與激光器狀態(tài)無(wú)關(guān)。當(dāng)煙霧存在時(shí)，激光器16開(kāi)時(shí)捕獲的圖像的強(qiáng)度(因?yàn)樯⑸?，對(duì)比激光器16關(guān)閉時(shí)的強(qiáng)度，存在不同。如圖1所示，選擇性濾波光器具有偏振濾光器M和帶通濾光器沈的形式。偏振濾光器M適合允許由發(fā)射器16發(fā)射的電磁射線穿越，而防止一些背景光線進(jìn)入攝像機(jī)14。 有用的是，如果發(fā)射器16是發(fā)射偏振光的激光器，那么偏振濾光鏡M可與激光束的偏振角對(duì)準(zhǔn)以允許激光的最大傳輸量，而消除一些典型地來(lái)自隨機(jī)的或者非偏振光源的背景光線。需要注意的是，對(duì)于實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，光源不需要是激光。第二個(gè)濾光器沈?yàn)閹V光器， 其試圖僅允許預(yù)定頻率范圍內(nèi)(即，來(lái)自發(fā)射器16的電磁射線的頻率)的光線。例如，干涉濾光器或者彩色凝膠濾光板(coloured gel)可作為帶通濾光器沈被使用。通過(guò)使用帶通濾光器(例如，基本僅允許大約640納米的光，如果使用那個(gè)頻率的紅色激光)，相當(dāng)大數(shù)量的背景光線將被消除，增加區(qū)域12內(nèi)懸浮在空氣中的微粒所散射的光線的相對(duì)強(qiáng)度。其他濾光方法包括如下所述的激光器的調(diào)節(jié)和關(guān)于系統(tǒng)部件的位置信息的使用。圖像捕獲設(shè)備可使用衰減器以控制接收的射線?？墒褂每煽氐闹谢颐芏葹V光器裝置?？蛇x地，衰減器可為用可變光圈控制強(qiáng)度的形式?？蛇x擇，可調(diào)整的虹膜2 可用于控制曝光水平。其可在安裝時(shí)手控設(shè)置，或者系統(tǒng)可根據(jù)入射光水平自動(dòng)設(shè)置曝光量。其原因在于為了至少在用于隨后處理中的部分視場(chǎng)中，最小化或者消除攝像機(jī)色飽和。虹膜Ma 可能是機(jī)械虹膜或者LCD虹膜或者任意其他減少進(jìn)入攝像機(jī)的光量的設(shè)備。一些電子攝像機(jī)合并電子快門，并且在這種情況下，可用快門時(shí)間代替虹膜2 控制曝光量。同樣示出了空間濾光器Mb，其可例如包括狹縫以有效遮掩射向攝像機(jī)14的入射光。例如，狹縫可遮掩射向攝像機(jī)14的入射接收光，以當(dāng)其投射到攝像機(jī)14鏡頭的平面中時(shí)，通常與激光束的形狀一致。項(xiàng)目沈、2如、2413和對(duì)可以種種的次序或者組合物理定位。在使用中，諸如來(lái)自發(fā)射器16的紅色激光的電磁射線穿越區(qū)域12并且撞擊壁或者吸收器28。攝像機(jī)14的視場(chǎng)包括激光的至少部分光路，并且可選擇地，在區(qū)域12內(nèi)的壁上或者其他永久性結(jié)構(gòu)的物體上的撞擊點(diǎn)，此時(shí)，撞擊的是吸收器觀。區(qū)域內(nèi)空氣中與激光相交的微粒，此時(shí)以微粒云30為代表，將導(dǎo)致激光散射。從微粒散射的一些光將指向攝像機(jī)14的傳感器，并且被探測(cè)到。如圖1所示的實(shí)施例中，攝像機(jī)14向處理器20的視頻捕獲卡32輸出模擬信息。 視頻捕獲卡32將模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，其后進(jìn)一步由計(jì)算機(jī)34處理。該處理由運(yùn)行在計(jì)算機(jī)；34中的軟件36承擔(dān)。在優(yōu)選實(shí)施例中，為了解釋所捕獲的圖像，即將圖像平面對(duì)應(yīng)于或者映射到激光束上的相應(yīng)位置捕獲，執(zhí)行處理。一旦得到系統(tǒng)的部件的預(yù)定的地點(diǎn)或者位置信息，這就可通過(guò)相關(guān)簡(jiǎn)單的幾何和三角法實(shí)現(xiàn)。在其他實(shí)施例中，有可能使用攝像機(jī)14捕獲數(shù)據(jù)并且將其數(shù)字化傳輸至處理器 20，而無(wú)需視頻捕獲卡32。此外，攝像機(jī)14、濾光器對(duì)、26、處理器20以及光源16可被整合至一個(gè)單獨(dú)的單元。同樣，可使用嵌入式系統(tǒng)以提供至少處理器20的功能。在此實(shí)施例中，可使用許多的攝像機(jī)14配置，提供的數(shù)據(jù)形式的圖像信息可被提供給處理器20。在圖1所示實(shí)施例中，激光調(diào)制器38用以改變發(fā)射器16的功率。功率水平可被改變以適應(yīng)發(fā)光條件，達(dá)到人眼安全要求并且提供開(kāi)/關(guān)調(diào)制。在優(yōu)選實(shí)施例中，克服環(huán)境光的高功率激光可用于短脈沖，以滿足人眼安全要求。尤其，通過(guò)聯(lián)合更高功率脈沖激光和攝像機(jī)相應(yīng)縮短的快門時(shí)間可減少環(huán)境光的影響。例如，假定給出ImW的激光功率和40msec 開(kāi)40msec關(guān)的普通激光脈沖速率，以及F5. 6的焦距比數(shù)和每40msec —幀的攝像機(jī)曝光時(shí)間足夠給出所需的室內(nèi)敏感度。困難在于亮度N倍于室內(nèi)亮度的明亮陽(yáng)光要求攝像機(jī)縮小光圈以避免降低敏感度的色飽和。在一實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一實(shí)施例，其中使攝像機(jī)曝光時(shí)間減少因數(shù)N以及使激光開(kāi)時(shí)間減少相同的因數(shù)N，同時(shí)使激光功率增加相同的因數(shù) N。激光仍可在所述12. 5Hz的相同頻率上脈動(dòng)，因此平均激光功率相同。攝像機(jī)幀速也可仍為25幀/秒。同樣地，光束在大約50Hz上脈動(dòng)并且?guī)倏赡茏優(yōu)?00幀/秒。結(jié)果是， 減少攝像機(jī)的曝光時(shí)間可使光圈保持為室內(nèi)設(shè)置，而使陽(yáng)光環(huán)境光的強(qiáng)度變回與室內(nèi)亮光相同的水平。減少攝像機(jī)的曝光時(shí)間時(shí)，較強(qiáng)的激光功率意味著微粒探測(cè)靈敏性與在室內(nèi)的一樣。關(guān)于眼睛安全標(biāo)準(zhǔn)，問(wèn)題仍是較強(qiáng)脈沖功率的激光是否可接受。作為對(duì)該問(wèn)題的回答，本發(fā)明可優(yōu)選的方面是，提供的原光束可有益地被脈沖調(diào)制為開(kāi)，與攝像機(jī)快門開(kāi)放周期同步，其持續(xù)時(shí)間短于攝像機(jī)幀持續(xù)時(shí)間。這就有利于使用較高輸出功率的光，以及增大的攝像機(jī)光圈，同時(shí)避免因強(qiáng)環(huán)境光的攝像機(jī)色飽和。這就允許系統(tǒng)在強(qiáng)環(huán)境光條件下令人滿意地工作，同時(shí)保持符合世界各地發(fā)布的眼睛安全標(biāo)準(zhǔn)。這些眼睛安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了可以某種方式用于居民開(kāi)放區(qū)的激光功率，即允許峰值激光功率在減少的占空比增強(qiáng)。舉例說(shuō)明，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)允許以40ms的開(kāi)啟時(shí)間(ON period)運(yùn)行在12. 5Hz(只是攝像機(jī)幀速標(biāo)準(zhǔn)25Hz的一半)的二級(jí)可見(jiàn)激光達(dá)到峰值輸出功率1. ISmff0在一實(shí)施方式中，同一激光在減少的開(kāi)啟時(shí)間0. Ims運(yùn)行，而以2. ^mW工作。在這種條件下，可對(duì)增強(qiáng)的環(huán)境光以大于四倍的容差維持系統(tǒng)的靈敏性。同樣，可以設(shè)想，開(kāi)啟時(shí)間可延長(zhǎng)到100ms，或?qū)嶋H上，以很低的峰值輸出功率持續(xù)大約幾秒鐘，有選擇地，以相對(duì)較短的開(kāi)啟時(shí)間持續(xù)最大激光功率可達(dá)500mW。可選形式，光束開(kāi)啟時(shí)間可長(zhǎng)于或等于攝像機(jī)曝光時(shí)間。如圖1所示，攝像機(jī)14可每秒捕獲30幀，發(fā)射器16循環(huán)一幀開(kāi)而下一幀關(guān)。區(qū)域內(nèi)的光量被每一幀感知，并且激光開(kāi)時(shí)所接收的光總量減去激光關(guān)時(shí)區(qū)域內(nèi)的光總量。總量可以超過(guò)幾幀。激光器開(kāi)時(shí)所收到的光總量與激光器關(guān)時(shí)所收到的光之間的差被認(rèn)為是區(qū)域內(nèi)發(fā)散量的計(jì)量。為了用作警報(bào)，設(shè)定閾差，而且如果超過(guò)該差，警報(bào)即被激活。以這種方式，探測(cè)器10可作為微粒探測(cè)器。由于測(cè)量來(lái)自微粒的散射光被認(rèn)為是確定區(qū)域內(nèi)是否存在煙霧的方法，探測(cè)器10可被用作感煙探測(cè)器。在顯示報(bào)警或預(yù)警狀態(tài)之前，探測(cè)器10可以設(shè)定為等待直到在預(yù)先設(shè)定的時(shí)間內(nèi)被測(cè)散射光超過(guò)設(shè)定閾值。探測(cè)器10確定報(bào)警或預(yù)警狀態(tài)的方式與腔室中使用激光的吸入式感煙探測(cè)器使用的方法相似，如Vision Fire & kcurity Pty責(zé)任有限公司銷售的 VESDA LaserPLUS 感煙探測(cè)器。圖2顯示圖1實(shí)施例的頂視圖。攝像機(jī)14具有視場(chǎng)θ，此時(shí)其基本上覆蓋所有區(qū)域12，它可以是建筑內(nèi)的一個(gè)房間。發(fā)射器16的光通常指向攝像機(jī)14，但并不直接對(duì)著鏡頭。因此，在攝像機(jī)14和發(fā)射器16，以及激光束方向之間有假象線對(duì)著的角。該角可以如圖2中角Z所示的在水平面上，以及/或者如圖1中角X所示在垂直平面上。激光束不直接撞擊攝像機(jī)鏡頭。然而，激光束路徑將如圖3所示在攝像機(jī)14視場(chǎng)內(nèi)。物理系統(tǒng)變化在一些環(huán)境下，需要在系統(tǒng)中使用許多發(fā)射器。這可能將符合規(guī)則，提供支持，或者與單個(gè)發(fā)射器所覆蓋的范圍相比有助于覆蓋更大的范圍。如果大范圍的覆蓋是必需的，有可能使用許多的發(fā)射器以便在區(qū)域內(nèi)的許多不同位置可探測(cè)到煙霧。圖9示出了一種配置，由此攝像機(jī)50置于像房間52 —樣的區(qū)域中。 如果探測(cè)需要穿越大范圍，多重激光器M和陽(yáng)可散布在房間的四周以提供覆蓋。圖9示出了發(fā)射器分為兩組，組M中的發(fā)射器瞄準(zhǔn)點(diǎn)56，而發(fā)射器55瞄準(zhǔn)點(diǎn)57。攝像機(jī)50可能看得見(jiàn)點(diǎn)56和57，或者也有可能看不見(jiàn)點(diǎn)56和57。攝像機(jī)50可能通過(guò)光學(xué)裝置將點(diǎn)56 和57的像投射到攝像機(jī)50的視場(chǎng)中進(jìn)而看得見(jiàn)點(diǎn)56和57，例如，置于攝像機(jī)50之前的后視鏡(圖9中未示)。同樣棱鏡或者一些其他光學(xué)系統(tǒng)可達(dá)到此效果。此外，發(fā)射器M 和55可以都同時(shí)開(kāi)，也可以是循環(huán)的，所以如果攝像機(jī)50可以探測(cè)到射線到達(dá)的點(diǎn)，那么攝像機(jī)探測(cè)的射線可用以檢驗(yàn)發(fā)射器運(yùn)行且不阻塞。，如果發(fā)射器被順序或者以任何非線性相關(guān)的式樣序列轉(zhuǎn)換開(kāi)和關(guān)，有可能單獨(dú)發(fā)射器探測(cè)，所以使用計(jì)時(shí)信息，有可能探測(cè)到在任意時(shí)間哪個(gè)發(fā)射器是開(kāi)的。此外，了解哪個(gè)發(fā)射器在發(fā)射將允許探測(cè)器定位有待保護(hù)的范圍內(nèi)的子區(qū)域，并且確定任意所探測(cè)的微粒位于關(guān)于子區(qū)域的何處。由微粒散射的束可被有效確定。發(fā)射器M和55不需要全部都與目標(biāo)56和57相交，并且可沿許多目標(biāo)分布，或者越過(guò)彼此到其他目標(biāo)上。圖10中示出了可供選擇的方法，激光器58和59遠(yuǎn)離攝像機(jī)60瞄準(zhǔn)，攝像機(jī)60 能探測(cè)撞擊點(diǎn)61和62處的壁的激光的光線。如果這些點(diǎn)中任一點(diǎn)消失，那么探測(cè)器系統(tǒng)知道不是激光器有故障，就是某些東西阻塞了激光的光路。如果激光被阻塞，通常阻塞激光的物體將同樣反射光線，并且因此激光光斑將從已知目標(biāo)范圍即初始點(diǎn)61或62偏移，。攝像機(jī)能探測(cè)光斑的偏移，并且可發(fā)出警報(bào)或者關(guān)閉激光器。這一點(diǎn)可能是重要的，特別是如果激光器沒(méi)有考慮人眼安全。另一種可以探測(cè)故障的方法是當(dāng)諸如蜘蛛網(wǎng)一類的假象物體與光束相交時(shí)，引起發(fā)射線散射。通常當(dāng)蜘蛛從天花板下到地板時(shí)留下蜘蛛絲飄搖不定，這就是一個(gè)有干擾物的例子，盡管在正常光線條件下，人肉眼幾乎看不見(jiàn)，然而這些干擾物可容易地被本發(fā)明的系統(tǒng)探測(cè)到，并且容易產(chǎn)生等效于要求報(bào)警響應(yīng)的微粒密度的信號(hào)。其它可懸浮在光束里的干擾物質(zhì)包括常用于從天花板懸掛標(biāo)記和警示的尼龍線，諸如在銷售或圣誕節(jié)裝飾之類的裝飾應(yīng)用中。如果標(biāo)記或裝飾本身懸掛在光束的高度，這就必然造成要確認(rèn)和報(bào)告警報(bào)或故障，但是僅僅因?yàn)橹尉€而無(wú)需報(bào)告警報(bào)。任何從像蜘蛛網(wǎng)或其他類似物質(zhì)上散射回的信號(hào)可能會(huì)比像煙霧這樣所關(guān)注的微粒有更明顯的空間變遷。同樣注意到諸如蜘蛛網(wǎng)之類的細(xì)小物體對(duì)偏振旋轉(zhuǎn)敏感。在工作時(shí)，有可能小量固體物體進(jìn)入激光束并有效地被固定于其中，造成大量光散射并被誤判為由煙霧引起的，因而造成誤報(bào)警。有幾個(gè)方法可以解決這個(gè)問(wèn)題在一個(gè)實(shí)施例中，可以使激光束的直徑較大，以使細(xì)纖維只與小部分光束橫截面相交，因此只產(chǎn)生小信號(hào)，低于警報(bào)閾。如果所述小信號(hào)一段時(shí)間保持不變(如持續(xù)兩小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間)，那么，上述信號(hào)可以從由上述位置獲得的讀數(shù)中減去，以維持長(zhǎng)期校準(zhǔn)精度。在另一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射光束的偶然運(yùn)動(dòng)，例如橫向平移發(fā)射器，可消除這種散射射線的誤探測(cè)。發(fā)射光束或光束群可以沿與光束傳播方向垂直的各個(gè)方向平移。特別地， 激光束可即刻捕獲搖動(dòng)，以給出在干擾信號(hào)位置的橫向位移，如50毫米。如果散射由煙霧造成，那么當(dāng)光束移動(dòng)時(shí)，上述信號(hào)變化將很小。如果搖擺的細(xì)線之類物體導(dǎo)致信號(hào)，那么該信號(hào)變化將很強(qiáng)。圖10示出第二攝像機(jī)63可以連接到系統(tǒng)上，提供附加視野(view)。與使用一個(gè)攝像機(jī)相比，使用兩個(gè)攝像機(jī)可提供更精確的定位煙霧范圍的方法。同樣，額外視野為同一顆粒物質(zhì)的不同散射角度微粒提供散射信息。該數(shù)據(jù)可以用于區(qū)別具有不同微粒大小分布或散射特性的物質(zhì)。進(jìn)而這可用于減小系統(tǒng)對(duì)會(huì)造成誤報(bào)警的干擾微粒的靈敏度，例如塵埃之類。利用一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器，散射角度變化；發(fā)射線的波長(zhǎng)；偏振旋轉(zhuǎn)；被觀察的散射的偏振面以及改變發(fā)射和探測(cè)計(jì)時(shí)，都提供辨別不同類型微粒的方法。如果大微粒(常與塵埃有關(guān))比較小微粒(一般由煙霧引起)更正向散射，便能夠確定微粒的類型。如果對(duì)于發(fā)射線路徑的特殊片段來(lái)說(shuō)正向散射比橫向散射顯著多，則可以理解為上述特殊片段的微粒密度由大微粒部分構(gòu)成。將其與其他部分或時(shí)間比較可以是有用的，以便確定造成微粒出現(xiàn)在第一個(gè)位置的事件的特點(diǎn)。在特定的實(shí)施例中，通過(guò)使用散射角可實(shí)現(xiàn)排除塵埃。在這方面，兩個(gè)攝像機(jī)使用一激光束，一個(gè)在非常小的角度(如 1度)，另一個(gè)在大角度(如30度)。第一個(gè)攝像機(jī)對(duì)大微粒(塵埃)具有較大的靈敏性。 其讀數(shù)的一部分可以從另一個(gè)攝像機(jī)中減去以減小對(duì)塵埃的靈敏度。如果分析由空中微粒散射的光的特性，并與煙霧類型和干擾微粒范圍中的已知散射特性比較，可有效降低誤報(bào)警的發(fā)生頻率。本發(fā)明提供確定這些特性的方法，包括在變化角度對(duì)散射光信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量、偏振面和波長(zhǎng)。圖Ila中攝像機(jī)64查看橫跨房間的兩個(gè)激光器65和66。圖lib使用一個(gè)反射到攝像機(jī)67的激光器，提供更好的房間覆蓋，并捕獲正向和反向散射光。在本實(shí)施例中，處理器10包括可運(yùn)行Pentium4芯片和Windows2000操作系統(tǒng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)。本實(shí)施例的一方面是信號(hào)處理，參照?qǐng)D4下面詳細(xì)討論，圖4是數(shù)據(jù)流程圖，其布局可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。為了容易參考，使用探測(cè)器10的軟件，通常稱為軟件，控制本實(shí)施例中的信號(hào)處理。參照?qǐng)D4應(yīng)注意，數(shù)據(jù)流線表示圖像數(shù)據(jù)流O維數(shù)組數(shù)據(jù))，數(shù)組數(shù)據(jù)流程(1維數(shù)組數(shù)據(jù))以及在不同處理階段的簡(jiǎn)單數(shù)字或結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)流。因此，上述處理功能可以處理更密集的圖像數(shù)據(jù)，或者隨意地，例如不太密集的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，工程效率可以通過(guò)選擇部件和在不同階段執(zhí)行處理功能的軟件實(shí)體來(lái)實(shí)現(xiàn)。激光器狀態(tài)確定在圖4的步驟401中，執(zhí)行激光器狀態(tài)的確定。為了確定特定幀的激光的狀態(tài)，此實(shí)施例中的軟件依靠在攝像機(jī)的視場(chǎng)中有激光源。所關(guān)注的小區(qū)域被分派包括激光源射線。區(qū)域的中心被設(shè)置為激光源光斑的初始位置。計(jì)算區(qū)域內(nèi)的平均像素值。然后與閾值比較以判定圖像是否記錄激光器的開(kāi)或關(guān)。閾值是平均傳輸?shù)姆逯堤綔y(cè)器和谷值探測(cè)器的輸出的平均值。在新的峰或谷還未形成的情況下，每一個(gè)探測(cè)器執(zhí)行指數(shù)式衰減至當(dāng)前平均值。時(shí)間常數(shù)根據(jù)幀設(shè)置，優(yōu)選的值約為10。此技術(shù)證明是相當(dāng)強(qiáng)勁的?？蛇x擇的方法是尋找一個(gè)或者多個(gè)超出固定閾長(zhǎng)方形中的平均值的像素。在執(zhí)行中，其中激光器開(kāi)/關(guān)轉(zhuǎn)換較緊密地耦合至幀采集，可以不需要這一功能。 然而，其仍可適合仔細(xì)的檢查激光源不模糊并且具有恰當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。激光器位置在圖4的步驟401中，重心算法估算監(jiān)控范圍內(nèi)的激光源像素坐標(biāo)。由于安裝架和/或建筑經(jīng)時(shí)間而移動(dòng)，此位置信息在每個(gè)“激光開(kāi)”圖像可隨意更新，以慮及或者激光源或者攝像機(jī)位置漂移。影響穩(wěn)定性的因素包括建筑物墻壁的移動(dòng)，安裝點(diǎn)剛性等。更精確地，可從圖像中減去上一步驟(激光狀態(tài)確定)確定的閾值，反向圖像減為零(negatives are clipped to zero) 0用于狀態(tài)確定的相同矩形的中心則得到激光光斑的(x，y)坐標(biāo)。在本算法中，像素值被當(dāng)作重力?？晒┻x擇的技術(shù)是將上述描述的范圍當(dāng)作圖像，并計(jì)算大量(大約50)已知“發(fā)射器關(guān)狀態(tài)”圖像的平均值，然后從已知的由發(fā)射機(jī)開(kāi)捕獲的最新圖像中減去平均值。前述重心算法可用于圖像數(shù)據(jù)而估算光斑位置。計(jì)算所關(guān)注的區(qū)域和背景取消(lDackground cancellation)在圖4的步驟403中，計(jì)算所關(guān)注的區(qū)域。在圖4的步驟404中，執(zhí)行背景取消。 當(dāng)背景取消時(shí)，可以結(jié)合使用插值法和幀相減以減少來(lái)自圖像的時(shí)間(temporally)干擾變量以及不變信息。如圖5所示，圖像被分割成三個(gè)關(guān)注區(qū)域。背景被分割成背景區(qū)域 101和103，以及綜合區(qū)域(integration region) 102。這些區(qū)域周期性更新以反映任何所探測(cè)到的激光源位置處的變化。關(guān)注區(qū)域的形狀的選擇反映散射線的圖像的精確位置上的不確定性。在圖5中，攝像機(jī)無(wú)法看見(jiàn)發(fā)射線撞擊墻壁(發(fā)生在圖5的左手端之外)的點(diǎn)，并且因此發(fā)射線的確切光路是未知的。這樣導(dǎo)致關(guān)注區(qū)域102隨著與發(fā)射器的距離增大而擴(kuò)張。人工確定發(fā)射線的路徑的方法是，通過(guò)暫時(shí)阻礙射線并檢測(cè)其位置，然后人工把數(shù)據(jù)輸入到處理器中來(lái)測(cè)試發(fā)射線的位置，。可選地，一個(gè)或多個(gè)基本透明的探測(cè)儀(probe) 可插入束中，其中探測(cè)儀可以是如板的物體形式。進(jìn)入和退出板時(shí)將出現(xiàn)某些散射，提供一個(gè)或多個(gè)圖像參照點(diǎn)，從中可以計(jì)算所需要的綜合范圍和背景范圍。在應(yīng)用中，探測(cè)器可以用于探測(cè)例如干凈房間里或有害的環(huán)境里的微粒，這種封閉環(huán)境的窗戶可用作基本透明的板，因此，不需要侵入所述環(huán)境安裝探測(cè)系統(tǒng)部件，就可以確定光束的路徑。一般地，用于調(diào)試探測(cè)器的一個(gè)或多個(gè)探測(cè)儀利用半透明的光線散射體向系統(tǒng)顯示沿光束一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的激光束的路徑。正如所述，這樣驗(yàn)證光束經(jīng)過(guò)所計(jì)劃的路徑，并且正確繪制沿光束的位置。同樣有用的是，證明系統(tǒng)正確響應(yīng)，而不用在范圍內(nèi)產(chǎn)生煙霧， 這通常是非常不希望的。在應(yīng)用中，可以使用桿(伸縮的或多部分的)從地面進(jìn)入光束的位置。適宜地把一張半透明材料(最好是硬的)固定在這樣的桿上。比如，為了截取光束并確認(rèn)系統(tǒng)識(shí)別出正確的截取位置的目的，支撐在線結(jié)構(gòu)(wire frame)上的例如一張A4 或信紙大小的空白紙即可。在優(yōu)選實(shí)施例中，更復(fù)雜有效的方法是使用具有光散射特性的材料，其光散射特性大約與已知密度的煙霧散射特性相似。比如，載有氧化鋁微粒的薄片玻璃可用來(lái)散射大約的入射光，這還允許在那一點(diǎn)上，并且可以推論在光束的所有點(diǎn)上測(cè)量探測(cè)器的有效靈敏度。由于保持方向已不是問(wèn)題，那么還可使用三維物體代替平面板，而且在某些情況下可以是優(yōu)選。比如，為玻璃燈泡或具有適當(dāng)?shù)谋谏秃穸鹊某錃鈿馇颉：笳呱踔量梢猿浜獠南旅嬖诩?xì)繩上進(jìn)入光束。其中激光束穿過(guò)不能輕易從地面進(jìn)入的空間(如體育館，或建筑物前庭，其中一些50米而遠(yuǎn)高于地面)。把散射介質(zhì)放置到光束中的其他方法也是需要的。比如，可以使用無(wú)線電控制的小飛行裝置，首選的是適于室內(nèi)使用的可充電的電子直升機(jī)。這種裝置不必在光束中靜止很長(zhǎng)時(shí)間(比如大于50mSecS)，只要在激光開(kāi)啟時(shí)至少穿過(guò)光束一次。合適的直升機(jī)實(shí)例是由中國(guó)汕頭市Toy Yard工業(yè)公司生產(chǎn)Sky Hawk R/C小型直升機(jī)模型ΗΡ40!34。狹窄綜合范圍的用途是要減少來(lái)自不產(chǎn)生散射信號(hào)的像素的噪音影響，并使得背景區(qū)域更接近綜合范圍，這樣可以更好地估算用于修正激光關(guān)圖像(laser offimages)上的激光亮度水平的修正因子。綜合區(qū)域102包括發(fā)射線路徑，同時(shí)，在背景取消時(shí)，可使用背景區(qū)域101和103 各邊的范圍。通常，區(qū)域是三角形，即離激光源越遠(yuǎn)越寬。這是必要的，因?yàn)楫?dāng)已知射線光斑的位置，而路徑的精確角度未知時(shí)，如果攝像機(jī)看不到射線終端，路徑另一端就需要較大的容差。因較多的像素，綜合區(qū)域較大的部分會(huì)有更多的干擾，幸運(yùn)地，每個(gè)像素代表較短的路徑長(zhǎng)度，因此，每單位長(zhǎng)度采樣數(shù)越大，平均值越大。如果攝像機(jī)能夠見(jiàn)到射線終點(diǎn)，位置的不確定性就會(huì)較小，關(guān)注區(qū)域不需要像圖5所示那樣分開(kāi)。可選擇兩個(gè)背景區(qū)域101和10用于亮度補(bǔ)償因子的插值，以修正激光關(guān)圖像中射線路徑的任一側(cè)的背景照明的時(shí)間變化(temporal variations)。例如，由于在射線路徑的任一側(cè)兩個(gè)不同且時(shí)間獨(dú)立變化的光源，照明變化。通過(guò)沿射線路徑長(zhǎng)度把三個(gè)范圍101， 102，103細(xì)分為各部分，并對(duì)各子部分進(jìn)行計(jì)算，這個(gè)原理可以延伸用于沿路徑而不僅僅只是路徑任一側(cè)的變化。背景取消算法對(duì)η個(gè)“開(kāi)幀(on frames)，，和m個(gè)“閉幀(off frames) ”求和，這
23些幀的序列是任意的。從“發(fā)射器開(kāi)(哪丨計(jì)皿)”幀中減去“發(fā)射器關(guān)(哪丨計(jì)0打廣， 幀之前，以因子？按比例調(diào)節(jié)“發(fā)射器關(guān)”巾貞以補(bǔ)償圖像照明水平變化。這對(duì)人工照明有用， 其強(qiáng)度變化迅速。合成圖像包括II個(gè)“發(fā)射器開(kāi)”和砠個(gè)“發(fā)射器關(guān)”圖像之間的任何差異。 這一點(diǎn)在圖6中圖形示出。
〔0206〕 使用激光開(kāi)和激光關(guān)幀之間的背景變化比，通過(guò)插值法確定比例因子？。 \
敗07] ^0
〔0208〕 其中，9為如下標(biāo)所示的或者激光開(kāi)幀或者激光關(guān)幀的指定背景區(qū)域內(nèi)的像素強(qiáng) 度的平均值。
〔0209〕 如果處理器運(yùn)行不夠快以跟上全幀速率，就需要一種方案(叱！^腕)以允許處理 隨機(jī)選擇的幀。由于II個(gè)激光開(kāi)幀和砠個(gè)激光關(guān)幀用于背景取消，并等待累計(jì)幀的數(shù)量，可 放棄任何多余的激光開(kāi)幀和激光關(guān)幀。
〔0210〕 有選擇地，可以利用鎖步同步技術(shù)，以便將關(guān)于所捕獲到的圖像的激光狀態(tài)的信 息輸入計(jì)算機(jī)。在任何情況下，該技術(shù)應(yīng)用需要一個(gè)開(kāi)幀和一個(gè)關(guān)幀的最小量。 〔0211〕 對(duì)上述取消方案的替換是只減去激光開(kāi)和激光關(guān)幀。用在減去前和丨或后進(jìn)行求 和、求平均值或者濾波，可對(duì)許多開(kāi)幀和關(guān)幀求和、或者求平均值、或者低通濾波。 〔0212〕 背景取消的結(jié)果是圖像主要由發(fā)射器的散射光、一些剩余的背景光和噪音構(gòu)成。 〔0213〕 中貞綜合(卩 1^1116土010
〔0214〕 在圖4的步驟405進(jìn)行幀綜合。一些取消背景的幀可求和，求平均值或者低通濾
波，以獲得噪音減小的散射光圖像。通過(guò)對(duì)一些幀求平均值，可減少與激光開(kāi)丨關(guān)轉(zhuǎn)換無(wú)關(guān)
的干擾，而保留需要的(有關(guān)的)散射信息。典型地，用于背景(！取消和幀綜合步驟的幀總
量大約為100〈即大約3秒的視頻〉。更長(zhǎng)時(shí)間的綜合或更低濾波截止頻率可以產(chǎn)生對(duì)噪音
率有改善的信號(hào)，并在損失響應(yīng)時(shí)間的情況下允許更強(qiáng)的靈敏性系統(tǒng)。
〔0215〕 參照?qǐng)D78至7(3，圖像順序顯示，探測(cè)散射光時(shí)，背景取消和綜合的效果。圖
像強(qiáng)度調(diào)整為使人眼有更好的可見(jiàn)度。整個(gè)光束的微粒遮蔽水平，用由申請(qǐng)人銷售的
犯卯^氣狀吐？⑶31”探測(cè)器測(cè)出大約為化15^每米。圖仏顯示原始視頻，圖幾加亮綜合區(qū)
域，7。為背景消除和綜合后，煙霧中的散射光。
〔0216〕 才目X寸于半@的散射計(jì)算(^(；&七！^!"、& 1-8(11118 001111)111:81:1010
〔0217〕 在圖4的步驟406中，進(jìn)行計(jì)算作為發(fā)射器半徑的函數(shù)的散射。使用這種方法，可
以修正因系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)和散射而引起的沿光束的強(qiáng)度的變化。計(jì)算數(shù)據(jù)數(shù)組包括作為半徑
的函數(shù)的綜合區(qū)域的散射光水平，比如，測(cè)量從激光光源中捕獲的圖像的像素。半徑弧覆蓋
綜合內(nèi)的許多像素，在給定半徑距離內(nèi)各像素的強(qiáng)度一起相加。圖8是綜合區(qū)域如何被以
發(fā)射器為中心的弧分割圖形描述。在圖8中，三角形80表示預(yù)期的綜合范圍，弧代表相對(duì)激
光光源不同的半徑。位于每對(duì)弧之間的綜合范圍的每一部分使像素相加，其和被輸入到散
射光數(shù)據(jù)數(shù)組中。對(duì)于兩弧之間不清晰的像素，對(duì)所算得的與這類像素對(duì)應(yīng)的半徑舍入或
舍位，可用于解決模糊。這類像素的貢獻(xiàn)(⑶II廿讓肚丨皿)可以按相鄰范圍的總數(shù)被分配，
而不是被堆積在一個(gè)或另一個(gè)中。
〔0218〕 計(jì)算幾^可結(jié)構(gòu)((^??！^?。?！一徑一。!!^!!^)
在圖4的步驟408中，確定系統(tǒng)要素/組件的幾何結(jié)構(gòu)。如前所描述的每一個(gè)像素(或圖像點(diǎn))在散射量(scattering volume)上對(duì)應(yīng)于特定幾何結(jié)構(gòu)，并且圖2中示出了這樣的圖像點(diǎn)的一般情況。在每一個(gè)這樣的點(diǎn)或像素上，因而可以確定下列參數(shù)1. Θ-散射角2. Y-與激光光源的距離(米)3. D-從攝像機(jī)到激光光源的距離4. L-沿光束的指定點(diǎn)上的一個(gè)像素可看到的物理長(zhǎng)度對(duì)于真實(shí)世界系統(tǒng)，那么確定與指定半徑Y(jié)對(duì)應(yīng)的像素的修正強(qiáng)度，其中像素強(qiáng)度乘以預(yù)定散射增益值，下面在散射角度修正部分討論，相對(duì)于無(wú)損各向同性散射計(jì)算， 與指定半徑和指定散射角對(duì)應(yīng)。形成合(resultant)散射數(shù)據(jù)數(shù)組。散射角度修正散射角度修正邏輯上根據(jù)圖4中的步驟409確定。作為輸入，程序要求散射數(shù)據(jù)文件，對(duì)于指定的材料，其包括一組散射角度，以及相應(yīng)的增益。這個(gè)文件中的數(shù)據(jù)由經(jīng)驗(yàn)校準(zhǔn)方法產(chǎn)生，并預(yù)定包括各種類型煙霧的平均值。在上述幾何計(jì)算所確定的每個(gè)散射角度，可導(dǎo)出每個(gè)散射角的增益。來(lái)自輸入散射數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)可被線形插值，所以對(duì)于每個(gè)散射角來(lái)說(shuō)可以計(jì)算出正向增益的近似值。計(jì)算相對(duì)于半徑的煙霧(Computer Smoke vs Radius)在圖4的步驟407進(jìn)行確定對(duì)于指定半徑的光束的煙霧。為了將散射數(shù)據(jù)數(shù)組轉(zhuǎn)
換為煙霧水平...........可以使用限制幾何結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度或角度的任意組合。D是從攝像
機(jī)82到發(fā)射器84的距離，θ j是由攝像機(jī)82到發(fā)射器84的連線與對(duì)應(yīng)于來(lái)自發(fā)射器84 的射線的路徑的線之間構(gòu)成的角，以及d是垂直于發(fā)射線與攝像機(jī)入瞳相交的線的長(zhǎng)度。 由這個(gè)信息，通過(guò)三角學(xué)和幾何學(xué)可確定所有其他必要的信息。在圖12中可看到這個(gè)幾何結(jié)構(gòu)。對(duì)于在上述的相對(duì)于半徑散射的數(shù)組的每一元素，計(jì)算圖12中所示的L、θ ^以及 r值。L為可見(jiàn)的一個(gè)攝像機(jī)像素的束的長(zhǎng)度。I^MfiiBfiS (Integrate along beam to obtain obscuration)在圖4的步驟410，對(duì)光束圖像扇區(qū)進(jìn)行綜合以獲得昏暗度。光束長(zhǎng)度被分為許多扇區(qū)以提供沿光束可尋址，以便區(qū)別激光源和激光束散射，激光源位置四周的像素包括作為部分扇區(qū)，因?yàn)橛缮⑸洚a(chǎn)生的強(qiáng)度不可分辨，尤其對(duì)于未瞄準(zhǔn)的源，其可能出現(xiàn)的發(fā)光對(duì)光源四周的像素產(chǎn)生剩余強(qiáng)度。在攝像機(jī)端同樣，由于安裝的幾何結(jié)構(gòu)，攝像機(jī)的視場(chǎng)使得光束在攝像機(jī)的數(shù)米內(nèi)可視。為了提供扇區(qū)邊界之間的平滑過(guò)渡，執(zhí)行簡(jiǎn)單的滑動(dòng)平均濾波器(simple moving average filter) 0事實(shí)上，光束被分為n+1段，(對(duì)兩個(gè)片段的長(zhǎng)度)應(yīng)用滑動(dòng)平均得到η 扇區(qū)。沿被捕獲束的圖像的各像素對(duì)應(yīng)于沿束的物理長(zhǎng)度，如圖8和圖12所示。隨著束逐漸接近攝像機(jī)，此物理長(zhǎng)度變得越短。因此，應(yīng)用如上所述修正法，起始于激光端，并忽略邊界外的像素，特定部分的昏暗度，是所有像素強(qiáng)度的和，并分為物理的長(zhǎng)度和位置，如其部分所描述。例如，要確定昏暗度，Or在整個(gè)束上，Or設(shè)為像素半徑r的扇區(qū)尺度，r為η到m。
權(quán)利要求
1.一種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束，以及；用圖像捕獲設(shè)備探測(cè)區(qū)域的圖像變化，所述圖像變化標(biāo)示微粒的存在，其中所述方法還包括以下步驟減輕所探測(cè)圖像中的一個(gè)或多個(gè)變化以及變化的原因，所述變化對(duì)應(yīng)于除了所關(guān)注的粒子存在之外的事件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述減輕步驟包括以下面一個(gè)或者多個(gè) 提供擴(kuò)展的束寬，使得至少一維而與所述擴(kuò)展束相比較小的第一物品與所述束產(chǎn)生最小相互作用，從而得到所測(cè)圖像中相對(duì)減少的變化；提供發(fā)射束的預(yù)定平移運(yùn)動(dòng)，使得避免所述束與第二物品相互作用； 確定由第三物品引起的束的特性散射，使得區(qū)別所述第三物品與關(guān)注的粒子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一物品和第二物品包括以下的一個(gè)或者多個(gè)物體蜘蛛網(wǎng)； 線.一入 ，細(xì)絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述第三物品包括尺寸遠(yuǎn)大于所關(guān)注的粒子的物體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述物體包括沙塵粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述微粒包括煙霧微粒。
7.一種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束，以及；用圖像捕獲設(shè)備探測(cè)區(qū)域的圖像變化，所述圖像變化標(biāo)示微粒存在，其中方法還包括以下步驟用探測(cè)儀探查所述發(fā)射束用以調(diào)試所述探測(cè)步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述探測(cè)儀包括半透明物體。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述探測(cè)儀包括與所述被探測(cè)的粒子的光散射特性近似的光散射特性。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述探測(cè)儀包括以下一個(gè)或者多個(gè)當(dāng)與所述發(fā)射束相互作用時(shí)，大體二維的物體； 當(dāng)與所述發(fā)射束相互作用時(shí)，大體三維的物體。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了便于移入所述發(fā)射束， 所述探測(cè)儀相對(duì)地平面可移動(dòng)。
12.—種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束，以及；用圖像捕獲設(shè)備探測(cè)區(qū)域的圖像變化，所述圖像變化標(biāo)示微粒存在，其中所述方法還包括以下步驟 將所述射線束分為多個(gè)片段；確定每一射線片段的圖像變化；為控制點(diǎn)提供被確定的每一片段圖像的變化，以模擬多個(gè)點(diǎn)型微粒探測(cè)器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述圖像捕獲設(shè)備包括一個(gè)或者多個(gè)圖像捕獲裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述圖像捕獲設(shè)備包括反向圖像捕獲裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟 提供與第一圖像捕獲裝置成對(duì)的第一發(fā)射器；提供與第二圖像捕獲裝置成對(duì)的第二發(fā)射器； 用所述第二圖像捕獲裝置監(jiān)控所述第一發(fā)射器的發(fā)射束； 用所述第一圖像捕獲裝置監(jiān)控所述第二發(fā)射器的發(fā)射束。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，成對(duì)的第一發(fā)射器及第一圖像捕獲裝置和成對(duì)的第二發(fā)射器及第二圖像捕獲裝置中的一對(duì)或者每對(duì)設(shè)置在相同的安裝裝置中。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟預(yù)對(duì)準(zhǔn)成對(duì)的第一發(fā)射器及第一圖像捕獲裝置和成對(duì)的第二發(fā)射器及第二圖像捕獲裝置中一對(duì)或每對(duì)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述預(yù)對(duì)準(zhǔn)步驟包括設(shè)置各自發(fā)射器的束方向，使得所述束以相對(duì)于相應(yīng)圖像捕獲裝置的視野中心的預(yù)定角度顯現(xiàn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定角為θ，各發(fā)射器/圖像捕獲裝置對(duì)之間的距離為D米，使得所述第一發(fā)射器的束的目標(biāo)光斑與所述第二圖像捕獲裝置之間的距離為=S = Dtan θ。
20.一種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束，以及；用圖像捕獲設(shè)備探測(cè)區(qū)域的圖像變化，所述圖像變化標(biāo)示微粒存在，其中所述方法還包括以下步驟確定被監(jiān)視區(qū)域內(nèi)空間中預(yù)定的圖解點(diǎn)的位置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述方法，其特征在于，所述確定步驟包括一個(gè)或者多個(gè)校準(zhǔn)和空間濾光的束在其源處，以便于保護(hù)圖像捕獲設(shè)備不受在源處的散射射線。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，其特征在于，所述確定步驟還包括以下步驟 提供至少一個(gè)接近所述發(fā)射束的源的二次光源，用于使所述圖像捕獲設(shè)備能對(duì)所述發(fā)射束的源定位。
23.根據(jù)權(quán)利要求20至22中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述確定步驟包括確定束源和目標(biāo)光斑的位置，所述目標(biāo)光斑是在緊鄰所述圖像捕獲設(shè)備的點(diǎn)處的所述發(fā)射束的入射點(diǎn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)光斑由以下之一提供 與探測(cè)儀關(guān)聯(lián)的發(fā)射束；與塵粒關(guān)聯(lián)的發(fā)射束；與在圖像捕獲設(shè)備視野中的被監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的發(fā)射束。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述圖像捕獲設(shè)備包括圖像捕獲裝置和用于提供至少一個(gè)或者多個(gè)目標(biāo)光斑的圖像的至少一個(gè)光學(xué)元件。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)元件包括以下一個(gè)或者多個(gè)至少一個(gè)反射鏡； 至少一個(gè)玻璃元件； 至少一個(gè)棱鏡。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或沈所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟 基于以下一個(gè)或者多個(gè)確定目標(biāo)光斑的位置至少兩個(gè)被疊加的目標(biāo)光斑的捕獲圖像間的中心-中心距離； 在其捕獲圖像中的各目標(biāo)光斑的位置； 所述至少一個(gè)光學(xué)元件的預(yù)定角； 所述至少一個(gè)光學(xué)元件的預(yù)定位置。
28.一種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射第一射線束，以及；用第一圖像捕獲裝置探測(cè)區(qū)域的圖像變化，所述圖像變化標(biāo)示微粒存在，并且其中所述圖像變化對(duì)應(yīng)于反向散射線。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟提供第二發(fā)射束，源接近所述第二圖像捕獲裝置并且有一角度，使得所述第二束穿越所述第二圖像捕獲裝置的視場(chǎng)； 探測(cè)被監(jiān)視區(qū)域的反向散射光。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其特征在于，所述被探測(cè)的反向散射光具有相對(duì)所述發(fā)射束方向?yàn)榇蠹s180°或者更小的散射角。
31.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其特征在于，所述被探測(cè)的反向散射光具有相對(duì)所述發(fā)射束方向大約90°或者更小的散射角。
32.根據(jù)權(quán)利要求觀至31中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括以下一個(gè)或者多個(gè)步驟提供所述捕獲圖像的邊緣探測(cè)和修正，以確定束和圖像捕獲裝置對(duì)是否有物理移動(dòng)； 提供圖像處理，以確定超出閾值警報(bào)水平的捕獲圖像中目標(biāo)標(biāo)記的移動(dòng)，從而確定束和圖像捕獲裝置對(duì)是否有物理移動(dòng)；向所述被檢測(cè)區(qū)域提供附加發(fā)射線源，從而為所述圖像捕獲裝置提供標(biāo)記，由此確定束和圖像捕獲裝置對(duì)是否有物理移動(dòng)。
33.根據(jù)權(quán)利要求1至32中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟 通過(guò)記錄所述捕獲圖像內(nèi)的所述發(fā)射束的目標(biāo)入射束斑的強(qiáng)度，確定路徑損耗測(cè)定； 比較所述記錄的強(qiáng)度與前一時(shí)間記錄的強(qiáng)度。
34.一種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射第一射線束，以及；用圖像捕獲設(shè)備探測(cè)區(qū)域的圖像變化，所述圖像變化標(biāo)示微粒存在，其中所述方法還包括提供鄰近所述第一射線束的至少一個(gè)附加束，以探測(cè)進(jìn)入所述束的逼近侵?jǐn)_。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述方法，其特征在于，一探測(cè)到進(jìn)入所述至少一個(gè)附加束的侵?jǐn)_，第一束就關(guān)閉。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述方法，其特征在于，在具有預(yù)定最大速度的物體能夠與所述第一束相互作用之前，所述第一束關(guān)閉。
37.根據(jù)權(quán)利要求34至36中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)附加束包括形成所述第一束周圍的束間隔環(huán)的多個(gè)束。
38.根據(jù)權(quán)利要求34至37中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一束和附加束按以下之一傳播大致的相同方向；或者大致的相反方向。
39.根據(jù)權(quán)利要求34至38中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括權(quán)利要求12至 38中任一項(xiàng)或者多項(xiàng)的步驟。
40.根據(jù)權(quán)利要求34至39中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)附加束的源包括以下之一光源環(huán)； 至少一個(gè)光源；至少一個(gè)光源以及至少一個(gè)全息圖。
41.一種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化，其中至少一個(gè)射線束和探測(cè)圖像變化的設(shè)備適于傳遞數(shù)據(jù)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于 所述射線束包括激光束；所述探測(cè)圖像變化的設(shè)備包括一個(gè)或者多個(gè)攝像機(jī)和計(jì)算設(shè)備； 所述微粒包括煙霧微粒。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，所述被傳遞的數(shù)據(jù)包括以下一個(gè)或者多個(gè)攝像機(jī)/激光器同步信息；攝像機(jī)/激光器時(shí)間信息；攝像機(jī)/激光器系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)；激光強(qiáng)度、占空比和攝像機(jī)曝光命令；激光器&攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；多激光系統(tǒng)的激光器啟動(dòng)/禁止命令；激光標(biāo)記激活/去活/占空比/強(qiáng)度控制命令；激光偏振或波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換命令；向火警面板或者其他外部系統(tǒng)報(bào)告的火災(zāi)警報(bào)狀況。
44.根據(jù)權(quán)利要求41、42或43所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)被以下一個(gè)或者多個(gè)設(shè)備傳遞光學(xué)傳輸設(shè)備； 無(wú)線傳輸設(shè)備。
45.根據(jù)權(quán)利要求41至44中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟 與火災(zāi)警報(bào)面板傳遞數(shù)據(jù)。
46.根據(jù)權(quán)利要求41至45中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟 傳遞數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)是被偏移而遠(yuǎn)離干涉信號(hào)頻率的頻率。
47.根據(jù)權(quán)利要求41至46中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟 根據(jù)以下一個(gè)或者多個(gè)通信技術(shù)傳遞數(shù)據(jù)用串行數(shù)據(jù)對(duì)束調(diào)幅； 為束調(diào)幅而編碼數(shù)據(jù)。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或者多個(gè)調(diào)制和編碼技術(shù)包括以下一個(gè)或者多個(gè)使所述數(shù)據(jù)與偽隨機(jī)序列異或而使所述數(shù)據(jù)隨機(jī)化；數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)；曼徹斯特編碼；脈沖位置調(diào)制；脈沖寬度調(diào)制；頻移鍵控法；相移鍵控法；幅移鍵控法；擴(kuò)展頻譜技術(shù)。
49.根據(jù)權(quán)利要求41至48中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)附加射線源適于結(jié)合一個(gè)或者多個(gè)射線束和探測(cè)圖像變化的設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)附加射線源包括LED。
51.根據(jù)權(quán)利要求41至50中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述探測(cè)設(shè)備包括至少一種顏色敏感裝置和束，以及或適宜傳遞數(shù)據(jù)的附加射線源均還適于發(fā)射具有三種不同波長(zhǎng)之一的射線。
52.一種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化； 補(bǔ)償被探測(cè)圖像的畸變。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述方法，其特征在于，所述畸變?cè)醋耘c探測(cè)圖像變化的圖像捕獲設(shè)備工作連接的至少一個(gè)光學(xué)元件。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，所述光學(xué)元件包括透鏡。
55.根據(jù)權(quán)利要求53或M所述的方法，其特征在于，所述補(bǔ)償步驟包括以下一個(gè)或者多個(gè)提供適宜減少畸變的復(fù)合透鏡；確定捕獲的圖像中的點(diǎn)與被監(jiān)控區(qū)域中對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系；用被探測(cè)區(qū)域的均一照明場(chǎng)景標(biāo)定用于探測(cè)圖像變化的圖像捕獲裝置； 調(diào)整所述射線束和捕獲圖像變化的圖像捕獲裝置的方位，使得所述束的像穿過(guò)所述捕獲的圖像的像中心；將畸變圖像平面和非畸變圖像平面之間的典型映射建模。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述方法，其特征在于，所述建模步驟包括 根據(jù)數(shù)學(xué)模型r' =M(|r|) · r 其中r是代表像素真實(shí)位置的矢量， r'是所述像素的畸變的位置，以及M是標(biāo)量放大因子，是所述像素距畸變中心的距離的函數(shù)，并且限制為M(O) = 1。
57.一種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化； 對(duì)被探測(cè)的圖像應(yīng)用權(quán)重函數(shù)，有選擇地解析圖像部分。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，所述應(yīng)用權(quán)重函數(shù)的步驟包括處理被探測(cè)的圖像的圖像像素域，使得捕獲鄰近圖像捕獲設(shè)備的部分束的像素比捕獲遠(yuǎn)離所述圖像捕獲設(shè)備的部分束的相應(yīng)像素域?qū)挕?br> 59.根據(jù)權(quán)利要求58所述方法，其特征在于，所述生成步驟包括以下之一 調(diào)節(jié)物理光學(xué)裝置用于捕獲所述監(jiān)測(cè)區(qū)域的圖像；對(duì)所述監(jiān)測(cè)區(qū)域中的至少一個(gè)捕獲圖像應(yīng)用圖像處理修正。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)物理光學(xué)裝置的步驟還包括權(quán)利要求52至56中任一項(xiàng)的方法步驟之一。
61.根據(jù)權(quán)利要求59或60所述的方法，其特征在于，所述物理光學(xué)裝置包括以下一個(gè)或者多個(gè)透鏡； 棱鏡； 曲面鏡。
62.一種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射多束射線；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化； 調(diào)節(jié)所述束順序運(yùn)作。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，所述多束和捕獲圖像變化的圖像捕獲設(shè)備置于一個(gè)平面中。
64.根據(jù)權(quán)利要求62或63所述的方法，其特征在于，所述使所述束順序運(yùn)作的步驟包括掃描一個(gè)或者多個(gè)的束。
65.根據(jù)權(quán)利要求62、63或64所述的方法，其特征在于，所述探測(cè)區(qū)域的圖像變化的步驟包括將適于被監(jiān)測(cè)區(qū)域的捕獲圖像的圖像捕獲設(shè)備的信號(hào)轉(zhuǎn)換至每一束單獨(dú)的散射讀數(shù)，如下 使R為來(lái)自所述圖像捕獲設(shè)備的圖像中的一個(gè)像素的總接收信號(hào)， &為當(dāng)射線束η是全功率時(shí)被束η照亮的微粒的貢獻(xiàn)， Ln為第η個(gè)射線束的功率，其中1代表全功率，而0代表射線束關(guān)狀態(tài) N為束總數(shù)，那么，
66.一種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化；調(diào)節(jié)射線源和探測(cè)圖像的設(shè)備中至少之一以受控方式被定位。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)步驟包括以下一個(gè)或者多個(gè)搖移傾斜變焦旋轉(zhuǎn)，使得高達(dá)四自由度應(yīng)用于各射線源和探測(cè)圖像的設(shè)備，從而提供達(dá)八自由度總量。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟在多維查詢表中表達(dá)八自由度，以確定搖移、傾斜、變焦、和旋轉(zhuǎn)定位中每一個(gè)的位置。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟根據(jù)圖像捕獲設(shè)備和射線源的一個(gè)或者多個(gè)的本征和非本征參數(shù)，確定搖移、傾斜、變焦、和旋轉(zhuǎn)定位中每一個(gè)的位置。
70.一種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化； 其中，所述圖像由位于至少兩個(gè)位置的圖像探測(cè)器探測(cè)。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟丟棄其中對(duì)于至少兩CN 102539384 A個(gè)位置所探測(cè)的圖像不是公有的變化的圖像。
72.一種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化； 監(jiān)督射線束。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)督步驟由圖像捕獲設(shè)備管理以捕獲被探測(cè)區(qū)域的圖像。
74.一種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化；遮掩所述被探測(cè)束的中心部分，以便提高圖像變化的探測(cè)。
75.一種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化；檢查適用于捕獲被監(jiān)測(cè)區(qū)域中圖像的圖形捕獲設(shè)備的運(yùn)行。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，其特征在于，所述檢查步驟包括以下一個(gè)或者多個(gè) 為圖像捕獲設(shè)備提供參考照明；在預(yù)調(diào)試狀態(tài)下存儲(chǔ)圖像捕獲設(shè)備的參考圖像。
77.一種探測(cè)微粒的方法，包括 向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)射射線束；探測(cè)標(biāo)示微粒存在的區(qū)域的圖像變化； 評(píng)估所述被探測(cè)圖像，以補(bǔ)償所述被探測(cè)的圖像的變化干涉。
78.根據(jù)權(quán)利要求77所述的方法，其特征在于，所述評(píng)估步驟包括以下一個(gè)或者多個(gè) 比較束關(guān)時(shí)的背景圖像與束開(kāi)時(shí)的活動(dòng)圖像；使用所述束的橫向設(shè)置的參考區(qū)域跟蹤圖像間的相對(duì)變化。
79.一種使射線源與圖像捕獲設(shè)備同步的方法，包括 允許所述射線源以預(yù)定頻率開(kāi)關(guān)振蕩；識(shí)別由所述圖像捕獲設(shè)備捕獲的一個(gè)或多個(gè)視頻圖像中的射線源，以及； 不斷修正所述圖像捕獲設(shè)備的幀頻率，以保持同步。
80.根據(jù)權(quán)利要求79所述的方法，其特征在于，所述射線源裝有包括寬發(fā)射角的二次光源。
81.根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟使所述二次光源以與所述射線源的預(yù)定時(shí)間關(guān)系閃光，以促進(jìn)所述圖像捕獲設(shè)備圖像中所述射線源的定位。
82.根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其特征在于，所述二次光源以下面一種或者多種閃光周期模式； 偽隨機(jī)序列。
83.根據(jù)權(quán)利要求81或82所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟提供與所述射線源的振蕩器的速率近似的圖像捕獲設(shè)備幀速率； 識(shí)別閃光的所述二次光源；改變所述圖像捕獲設(shè)備幀速率的相位以維持圖像捕獲設(shè)備曝光和所述射線源之間的時(shí)間關(guān)系。
84.根據(jù)權(quán)利要求79至83中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述射線源振蕩器的頻率改變?yōu)橐韵轮慌cAC市電電源頻率相同； 是AC市電電源頻率的倍數(shù)； 是AC市電電源頻率的約數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供，聯(lián)合圖像捕捉設(shè)備(14)，例如一個(gè)或者更多視頻攝像機(jī)和/或光學(xué)元件使用一種或者多種發(fā)射線束(16)，例如激光束，來(lái)探測(cè)位于開(kāi)放空間(12)的微粒(30)，例如，煙霧微粒。
文檔編號(hào)G08B17/107GK102539384SQ20111037510
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2005年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月12日
發(fā)明者凱末爾·阿賈伊, 卡爾·波特格, 羅恩·諾克司 申請(qǐng)人:Vfs技術(shù)有限公司