Detection, Identification, and Quantification of SF6 Point-Source Emissions Using Hyper-Cam LW Airborne Platform

eng Article in English DOI: 10.14313/PAR_241/37

send Mariusz Kastek *, Krzysztof Firmanty *, Benjamin Saute **, Jean-Philippe Gagnon **, Martin Lariviere-Bastien **, Daniel Pawelski *** * Military University of Technology, Institute of Optoelectronics ** Telops, Canada *** Technovis Sp. z o.o., Olsztyn

Download Article

Abstract

Detection, identification, and quantification of greenhouse gases is essential to ensure compliance with regulatory guidelines and mitigate damage associated with anthropogenic climate change. Passive infrared hyperspectral imaging technology is among the solutions that can detect, identify and quantify multiple greenhouse gases simultaneously. The Telops Hyper-Cam Airborne Platform is an established system for aerial thermal infrared hyperspectral measurements for gas survey applications. In support of the Hypercam, is developing a suite of hyperspectral imaging data processing algorithms that allow for gas detection, identification, and quantification in real-time. In the Fall of 2020, the Hyper-Cam-LW Airborne platform was flown above a validated SF6 gas release system to collect hyperspectral data for gas quantification analysis. This measurement campaign was performed to document performance of the Hyper-Cam gas quantification capabilities against known quantities of released gas.

Keywords

gas detection, hyperspectral imaging, infrared, quantification, remote sensing methods, spectral imaging, stand-off, thermal imaging

Wykrywanie, identyfikacja i kwantyfikacja punktowych źródeł emisji SF6 z użyciem Hyper-Cam LW zainstalowanego na platformie powietrznej

Streszczenie

Wykrywanie, identyfikacja i kwantyfikacja gazów cieplarnianych jest niezbędna do zapewnienia zgodności z wytycznymi regulacyjnymi i złagodzenia szkód związanych z antropogenicznymi zmianami klimatu. Technologia pasywnego obrazowania hiperspektralnego w podczerwieni należy do rozwiązań, które mogą wykrywać, identyfikować i kwantyfikować wiele gazów cieplarnianych jednocześnie. Platforma lotnicza Telops Hyper-Cam jest uznanym systemem do lotniczych pomiarów hiperspektralnych w termicznej podczerwieni do zastosowań związanych z badaniem gazów. W ramach wsparcia dla Hypercam, opracowywany jest zestaw algorytmów przetwarzania danych obrazowania hiperspektralnego, które pozwalają na wykrywanie, identyfikację i kwantyfikację gazów w czasie rzeczywistym. Jesienią 2020 r. platforma Hyper-Cam-LW Airborne została umieszczona nad zatwierdzonym systemem uwalniania gazu SF6 w celu zebrania danych hiperspektralnych do analizy kwantyfikacji gazu. Ta kampania pomiarowa została przeprowadzona w celu udokumentowania wydajności możliwości kwantyfikacji gazu Hyper-Cam w odniesieniu do znanych ilości uwolnionego gazu.

Słowa kluczowe

detekcja gazu, kwantyfikacja, obrazowanie hiperspektralne, obrazowanie spektralne, obrazowanie termiczne, podczerwień, zdalna detekcja

Bibliography

  1. Kastek M., Piatkowski T., Dulski R., Chamberland M., Lagueux P., Farley V., Method of gas detection applied to an infrared hyperspectral sensor, “Photonics Letters of Poland”, Vol. 4, No. 4, 2012, 146–148, DOI: 10.4302/plp.2012.4.09.
  2. Chamberland M., Lagueux P., Tremblay P., Savary S., Gagnon M.-A., Kastek M., Piątkowski T., Dulski R., Standoff gas detection, identification and quantification with a thermal hyperspectral imager, “WIT Transactions on Ecology and the Environment”, Vol. 181, 2014, 671–682, DOI: 10.2495/EID140571.
  3. Rutkowski R., Kastek M., Madura H., Sosnowski T., Multi-function analysis of hyperspectral data, “Measurement Automation Monitoring”, Vol. 63, No. 2, 2017.
  4. Kastek M., Piątkowski T., Trzaskawka P., Infrared imaging Fourier transform spectrometer as the stand-off gas detection system, “Metrology and Measurement Systems”, Vol. 18, No. 4, 2011, 607–620, DOI: 10.2478/v10178-011-0058-4.
  5. Chmiel M., Kastek M., Całus D., Szczepański K., Thermovision and spectroradiometry in stand-off detection of chem ical contamination, “Environmental Protection and Natural Resources”, Vol. 28, No. 3, 2017, 17–25, DOI: 10.1515/oszn-2017-0019.
  6. Kastek M., Piątkowski T., Dulski R., Chamberland M., Lagueux P., Farley V., Hyperspectral imaging infrared sensor used for chemical agent detection and identification, 2012 Symposium on Photonics and Optoelectronics, DOI: 10.1109/SOPO.2012.6270545.
  7. Idoughi R., Vidal T.H.G., Foucher P.Y., Gagnon M.A., Briottet X., Background Radiance Estimation for Gas Plume Quantification for Airborne Hyperspectral Thermal Imaging, “Journal of Spectroscopy”, Vol. 2016, DOI: 10.1155/2016/5428762.