伴随工业化进程的快速发展,工业化领域的基础设施也在不断完善。在工业生产中,常常存在一些不可见气体,这些气体可能会影响设备的正常运行,一些不可见的有毒气体,甚至会危害作业工人的人身安全。因此,需要对气体（尤其是不可见气体）进行监测。目前,工业过程中在对不可见气体进行监测时,多采用点式探测方法,该方法可以对气体进行有效分类,同时,该方法具有速度快、精度高、成本低和易于操作等优点。但是,该方法存在的缺点是仅能检测到是否存在气体,无法对气体扩散分布进行成像,在管道泄漏场景中,无法及时准确定位泄漏点,并且,该方法容易受外界因素影响。而面式成像可以很好地解决上述问题,但是,高昂的价格和较高的工艺水平限制了面式成像设备的应用性。因而,有必要寻找一种低成本的不可见气体成像技术,以保障作业工人的人身安全和生产设备的正常运行。针对上述问题,本研究设计一种基于波长调谐的监测气体泄漏的Hadamard红外单像素成像技术。以单像素成像原理为基础,结合红外光波长吸收技术,实现对不可见气体的面式成像。利用波长调谐技术,增强成像过程中系统的抗加性噪声能力。提出了一种自适应斜Z字形采样方法,可以在满足成像质量的前提下,显著提升成像速度。本文将从以下几个方面进行研究:（1）理论分析了单像素成像原理,对比几种现在常用的单像素成像方法的优缺点及后续优化的可能性,从而确定以Hadamard单像素成像方法进行气体成像。完成监测气体泄露的Hadamard单像素气体成像仿真,验证该方法的可行性。（2）完成可见光单像素成像系统搭建,并通过差分算法降低噪声对成像影响,提升系统信噪比。首次提出一种自适应斜Z字形采样路径方法,可以在满足成像保真度的前提下,有效地提升采样速度。（3）开发了基于Labview的控制软件,实现对成像系统的运行控制,软件具有数据显示、信号采集和参数设置等功能,设计构建图形化交互界面,软件运行流畅,且可长时间稳定工作。（4）设计低成本红外光投影控制模块,进一步压缩系统成本。搭建基于Labview控制的红外光单像素气体成像系统,并实现对浓度为25%的甲烷气体进行成像。（5）分别提出基于正交变换结构光波长实时调和基于正交变换结构光波长单调谐方法两种红外光单像素气体成像方法,并分别实现6.25%、12.5%和25%三种不同浓度的甲烷气体进行成像。实验结果表明两种方法均增强系统的抗噪声能力,降低成像时间的同时提升气体检测精度。研究表明,提出的基于波长调谐的红外光单像素气体成像系统,可以对甲烷气体进行识别以及面式成像。同时,该系统可以定性判断甲烷气体的浓度高低,监测最低浓度接近于甲烷气体的临界爆炸点。另外,与现有的面式成像系统相比,本系统搭建成本显著降低。除此之外,本系统具有广泛的应用范围,可对多种气体进行监测,仅需要将激光器输出光中心波长调至对应气体的吸收波段即可。本研究提供一种新的气体成像方法,可实现对多种不可见气体的有效面式成像,且该方法具有成本低、抗噪声能力强等优点,因此,在工业生产中具有重要的应用价值。