可拍摄浑浊水体中浮游生物剪影的水下背影成像系统技术方案

本发明专利技术提供一种可拍摄浑浊水体中浮游生物剪影的水下背影成像系统，包括在光轴上依次排布的光源、聚光器、第一平凸透镜、第二平凸透镜和相机，第一平凸透镜和第二平凸透镜的平面侧面对面布置。本发明专利技术主要是针对浑浊度较高的水体环境；利用背影成像原理(即光源与相机在被摄物体的两侧)，将杂质光散射，可以拍摄到浑浊水体中浮游生物清晰的剪影。

Underwater back imaging system capable of photographing plankton silhouette in turbid water

The invention provides an underwater backdrop imaging system for photographing plankton silhouettes in turbid waters, including a light source, a concentrator, a first plane convex lens, a second plane convex lens and a camera arranged sequentially on an optical axis, and a plane side facing arrangement of a first plane convex lens and a second plane convex lens. The invention mainly aims at the water environment with high turbidity, and makes use of the backshadow imaging principle (i.e. the light source and the camera on both sides of the object) to scatter the impurity light, so that the clear silhouette of plankton in the turbid water body can be taken.

【技术实现步骤摘要】
可拍摄浑浊水体中浮游生物剪影的水下背影成像系统
本专利技术提供一种成像系统，尤其涉及一种可拍摄浑浊水体中浮游生物剪影的水下背影成像系统。
技术介绍
现有的水下成像系统一般采用光源与相机在同一侧的方案来实现成像，在水体清晰的情况下该方案效果良好。而在较为浑浊的水体中(例如入海口),光源与相机在同一侧的普通光学成像方案会因为杂质的存在而使得成像图片模糊。
技术实现思路
为了克服在浑浊水体中，由于光源与相机在同侧而造成杂质光线进入相机而使成像图像不清晰的问题，本专利技术提出一种可拍摄浑浊水体中浮游生物剪影的水下背影成像系统，主要是针对浑浊度较高的水体环境；利用背影成像原理(即光源与相机在被摄物体的两侧)，将杂质光散射，可以拍摄到浑浊水体中浮游生物清晰的剪影。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可拍摄浑浊水体中浮游生物剪影的水下背影成像系统，包括在光轴上依次排布的光源、聚光器、第一平凸透镜、第二平凸透镜和相机，第一平凸透镜和第二平凸透镜的平面侧面对面布置。进一步的，所述光源采用5W455nm波长LED光源。进一步的，所述相机采用景深20+CM，2430万像素。进一步的，所述聚光器为旋转抛面形，用于汇聚光线。进一步的，所述第一平凸透镜和第二平凸透镜焦距均为15cm，半径为5cm。本专利技术的有益效果是：首先实现了浑浊水体中拍摄到清晰的浮游生物剪影，其次该背影成像系统具有高景深(20+CM)，远心图像(不受物体与透镜的距离影响的放大级别)以及所拍摄的浮游生物的内部结构具有非常尖锐的轮廓。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图中：光源1、聚光器2、第一平凸透镜3、第二平凸透镜4、相机5、水槽6、目标成像物体7、杂质8。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。如图1所示，该实验室系统包括在光轴上依次排布的光源1、聚光器2、第一平凸透镜3、第二平凸透镜4、相机5，对于光源，本专利技术使用LED技术，采用5W455nm(蓝色)波长LED光源1；所述聚光器2为旋转抛面形，用于汇聚光线；所述第一平凸透镜3和第二平凸透镜4焦距均为15cm，半径为5cm；所述相机5采用景深20+CM，2430万像素。第一平凸透镜3和第二平凸透镜4的平面侧面对面布置，水槽6放置于第一平凸透镜3和第二平凸透镜4之间，光源1发出的光线通过聚光器2汇聚光线，然后透过第一平凸透镜3，产生通过采样水体积的准直光束。平行光线在盛有浑浊水体的水槽6中，遇到杂质8光线散射，因而不进入相机5。相对杂质8而言，目标成像物体7因为体积较大，所以光线无法形成散射。一旦准直光束通过第二平凸透镜4，它就会在相机5镜头之前重新聚焦，形成清晰的目标物体的剪影图。背影照明技术使得该系统在光强度方面十分经济，因为进入采样体积的几乎所有的光都通过照相机传感器。由于该系统不需要大量的光，所以该LED适用于在相对不受干扰的环境中观察浮游生物。这种照明方案给出了非常好的轮廓和对比的小型透明生物(如浮游动物)的图像。因为光线被引导到成像传感器并且不会散射出实际拍摄的被摄物体的强度。该照明方案使得该系统是一个远心的光学系统，意味着放大倍数与照相机到样本的距离无关，从而提供准确测量成像体积内的浮游动物尺寸的机会。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可拍摄浑浊水体中浮游生物剪影的水下背影成像系统，其特征在于，包括在光轴上依次排布的光源、聚光器、第一平凸透镜、第二平凸透镜和相机，第一平凸透镜和第二平凸透镜的平面侧面对面布置。

【技术特征摘要】
1.一种可拍摄浑浊水体中浮游生物剪影的水下背影成像系统，其特征在于，包括在光轴上依次排布的光源、聚光器、第一平凸透镜、第二平凸透镜和相机，第一平凸透镜和第二平凸透镜的平面侧面对面布置。2.根据权利1要求所述的可拍摄浑浊水体中浮游生物剪影的水下背影成像系统，其特征在于，所述光源采用5W455nm波长LED光源。3.根据权利1要求所述的可拍摄浑浊水体中浮...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宏，唐智圆，刘昭赫，王娜，吴超鹏，黄慧，王杭州，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33