安光所红外精密仪器团队在气体遥感三维成像领域实现重大进展
中国科学院安光所的红外精密仪器团队近期在气体遥感三维成像领域取得了系统性突破。该团队围绕气体泄漏场景中的实际应用难题，构建了一个多平台兼容、部署高效且重建速度快的立体气体探测系统，显著提升了对气体泄漏的快速定位与空间分布重建能力。这一成果为环境监测和应急响应提供了坚实的技术基础。相关研究成果已发表在Environment International（中科院一区，影响因子9.7）和Remote Sensing（中科院二区，影响因子4.1）等国际期刊。
近年来，由气体泄漏引发的火灾、爆炸等事故频发，其危害已远超传统环境问题的范畴。因此，气体泄漏检测技术正受到广泛关注。其中，气体遥感成像技术凭借其高灵敏度、高空间分辨率以及非接触检测的优势，被广泛用于有害气体的远程监测。然而，传统遥测系统仅能提供气体浓度的二维投影，难以快速获取气体云团的体积、扩散路径及三维空间分布等关键信息。
为突破这一技术瓶颈，红外精密仪器团队聚焦于泄漏气体种类识别、泄漏源定位及泄漏量量化等核心问题，开展了深入研究。在针对快速气体泄漏场景的研究中，团队提出了一种基于双多光谱成像系统的协同探测方案，成功实现了气体云团的三维可视化。
团队开发的多光谱气体遥测成像系统集成了光学镜头、滤波轮、非制冷氧化钒红外焦平面探测器、电源模块、主控电路和驱动电机等多个关键组件，具有成像速度快、分辨率高的优势。系统搭载Yolo V10检测模型后，可实现超过25帧每秒的实时气体泄漏识别。结合团队提出的非轴对称逆阿贝尔重建算法，气体云团的三维重建时间缩短至200毫秒以内。仿真测试显示，重建图像的峰值信噪比（PSNR）为25.633，结构相似性指数（SSIM）达0.940，表明该方法具备出色的图像重建精度。
在应对大尺度空间气体泄漏场景时，团队基于单台红外远程遥测系统，开发出一种全新的三维气体羽流重建网络。传统方法通常依赖多角度数据融合，部署复杂且成本较高。而该团队自主研发的ZK-FTIR-GS1000型气体遥感成像仪，结合基于深度学习的三维重建网络，采用八叉树结构来模拟气体羽流的稀疏分布特征，实现了从粗到细的高效建模。该方法计算资源消耗低，适用于大规模空间场景。
实验结果表明，该网络能够准确还原气体羽流的空间分布与位置信息，满足大范围气体泄漏监测的实际需求。相关研究成果由博士生张磊担任第一作者完成，并得到了国家重点研发计划及企业委托项目的资金支持。这些创新性成果有望推动气体遥感三维成像技术在工业安全、生态保护等多领域的深入应用。
气体重建结果展示
某化工园区氨气泄漏图像
重建的气体高浓度分布
论文目录：
- [1] Zhang, Lei, and Liang Xu. "A 3D Reconstruction of Gas Cloud Leakage Based on Multi-Spectral Imaging Systems." Remote Sensing 17.10 (2025): 1786. （论文链接）
- [2] Zhang, Lei, et al. "Spatial location and distribution reconstruction of the leaking gas plume via a single infrared remote sensing system." Environment International (2026): 110061. （论文链接）