基于选择扫描与边界校准的红外气体泄漏检测方法及装置

本发明涉及红外成像目标检测，尤其涉及到一种基于选择扫描与边界校准的红外气体泄漏检测方法及装置。

背景技术：

1、随着全球工业化进程的加速，石油化工、天然气储运等领域的气体泄漏检测已成为保障工业安全与实现碳中和目标的核心任务。目前采用红外气体泄漏检测的方法，该方法是利用红外热成像技术，对工业场所中泄漏的气体（如甲烷、六氟化硫等）进行非接触、可视化、远距离的泄漏检测，技术原理是：气体分子会选择性吸收特定波长的红外辐射，当气体泄漏并扩散至有温度的背景（如管道、设备表面）前时，会削弱该方向上传向红外热像仪的热辐射强度，从而在热图像中形成与背景有明显温差对比的气体羽流影像。

2、然而，上述红外气体泄漏检测在复杂工业环境中面临两大挑战。首先，目标具有拓扑结构断裂特性：红外热成像技术依赖于气体与背景的温度差，当温度差趋近于传感器灵敏度阈值时，背景热噪声（如管道高温反射、地面热辐射）会破坏气体热辐射的空间连续性，导致热图像中的气体羽流呈现严重的碎片化，难以形成完整的连通区域。从而导致漏检，定位泄漏源头失败等问题，其次，目标具有非刚性边界模糊特性：受湍流和风速驱动，气体羽流在扩散过程中表现出高度非刚性的几何变形，其边缘呈现无定形、弥散的模糊状态，缺乏清晰的轮廓界定。从而导致泄漏范围检测不准确等问题。

3、现有技术主要分为两类。传统基于卷积神经网络的方法（如u-net、deeplabv3）受限于固定的局部感受野和规则采样网格，难以建立跨越全图的长距离依赖来连接断裂的气羽，也无法自适应地拟合非刚性的模糊边界。而基于transformer的全局建模方法（如segformer）虽能扩展感受野，但其计算复杂度随图像分辨率呈平方级增长，导致模型参数量大、推理效率低，难以在工业边缘设备上实时部署。因此，亟需一种能够兼顾全局拓扑连续性、局部边界精确性与计算高效性的红外气体泄漏检测方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于选择扫描与边界校准的红外气体泄漏检测方法及装置，实现了兼顾全局拓扑连续性、局部边界精确性与计算高效性的红外气体泄漏检测，提高了泄漏检测准确性与效率。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种基于选择扫描与边界校准的红外气体泄漏检测方法，所述方法包括：

3、获取预处理完成的红外气体图像样本集，其中，每个红外气体图像样本均标注对应的真实像素级掩膜与真实边界；

4、根据所述红外气体图像样本集训练初始像素级掩膜检测模型，根据对应的真实像素级掩膜与真实边界，基于边界校准更新所述初始像素级掩膜检测模型的参数，直到达到预设停止条件，得到训练完成的像素级掩膜检测模型，其中，所述初始像素级掩膜检测模型包括：特征提取模块、羽流连续性感知模块、自适应边缘重建策略模块、空间映射校准机制模块与分割头；

5、获取待检测红外气体图像，基于所述像素级掩膜检测模型，检测所述待检测红外气体图像，得到目标像素级掩膜，以完成红外气体泄漏检测。

6、根据本发明的又一个方面，提供了一种基于选择扫描与边界校准的红外气体泄漏检测装置，所述装置包括：

7、获取模块，用于获取预处理完成的红外气体图像样本集，其中，每个红外气体图像样本均标注对应的真实像素级掩膜与真实边界；

8、训练模块，用于根据所述红外气体图像样本集训练初始像素级掩膜检测模型，根据对应的真实像素级掩膜与真实边界，基于边界校准更新所述初始像素级掩膜检测模型的参数，直到达到预设停止条件，得到训练完成的像素级掩膜检测模型，其中，所述初始像素级掩膜检测模型包括：特征提取模块、羽流连续性感知模块、自适应边缘重建策略模块、空间映射校准机制模块与分割头；

9、检测模块，用于获取待检测红外气体图像，基于所述像素级掩膜检测模型，检测所述待检测红外气体图像，得到目标像素级掩膜，以完成红外气体泄漏检测。

10、根据本发明的又一个方面，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述基于选择扫描与边界校准的红外气体泄漏检测方法。

11、根据本发明的再一个方面，提供了一种计算机设备，包括存储介质、处理器以及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述基于选择扫描与边界校准的红外气体泄漏检测方法。

12、借由上述技术方案，本发明提供的一种基于选择扫描与边界校准的红外气体泄漏检测方法及装置，通过本发明的技术方案，对初始像素级掩膜检测模型进行训练，初始像素级掩膜检测模型包括：特征提取模块、羽流连续性感知模块、自适应边缘重建策略模块、空间映射校准机制模块与分割头，通过羽流连续性感知模块，利用选择扫描，一方面，实现了全图像素级的长距离依赖建模，能有效抵抗背景热噪声的干扰，将被遮挡或断裂的离散气羽在语义层面重新关联，恢复气体羽流的拓扑连续性，另一方面，大幅降低了模型参数量和浮点运算量；通过自适应边缘重建策略模块，利用可变形卷积网络，能够根据气体的扩散趋势主动调整空间偏移量和调制标量，相比现有技术的固定采样，该模块显著提升了对低对比度、无定形模糊边缘的捕捉能力，避免了传统固定采样在处理低对比度边缘时的定位失真，确保了泄漏检测轮廓符合气体扩散的物理真实性；通过空间映射校准机制模块，利用通道注意力权重与残差连接相结合，有效消除了全局特征与局部边界特征在空间映射上的位移偏差，实现了全局结构与局部细节的深度融合，增强了在不同浓度、不同形状泄漏云团下的适应性，避免了复杂热环境造成的伪影干扰，提升了整体分割的稳定性和鲁棒性。因此，实现了兼顾全局拓扑连续性、局部边界精确性与计算高效性的红外气体泄漏检测，提高了泄漏检测准确性与效率。

13、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

1.一种基于选择扫描与边界校准的红外气体泄漏检测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述红外气体图像样本集训练初始像素级掩膜检测模型，根据对应的真实像素级掩膜与真实边界，基于边界校准更新所述初始像素级掩膜检测模型的参数，直到达到预设停止条件，得到训练完成的像素级掩膜检测模型，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述初始特征图输入初始像素级掩膜检测模型的自适应边缘重建策略模块，得到第一局部边界特征图，包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述深层特征图输入初始像素级掩膜检测模型的羽流连续性感知模块，得到第一全局特征图，包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述第二全局特征图与所述第三局部边界特征图输入初始像素级掩膜检测模型的空间映射校准机制模块，输出第一气体分割结果，包括：

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于边界校准，根据所述预测像素级掩膜、预测像素级置信度、该红外气体图像样本对应的真实像素级掩膜与该红外气体图像样本对应的真实边界，计算联合损失函数值，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述像素级掩膜检测模型，检测所述待检测红外气体图像，得到目标像素级掩膜，包括：

8.一种基于选择扫描与边界校准的红外气体泄漏检测装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的基于选择扫描与边界校准的红外气体泄漏检测方法。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至7中任一项所述的基于选择扫描与边界校准的红外气体泄漏检测方法。