浮游生物多维成像在线自动鉴定系统技术方案

本发明专利技术公开了一种浮游生物多维成像在线自动鉴定系统，包括：基座；采样组件，其包括样品池、蠕动泵和过滤器；样品制备组件，其包括多个毛细流通管；机械传送组件，其包括XY轴移动平台和机械臂；光学成像组件，其包括载物台、盲孔、物镜盘、至少三个多倍复合物镜和显微相机；驱动组件，其用于分别驱动蠕动泵、XY轴移动平台、机械臂、显微相机和物镜盘；控制中心，其包括图像库和分析模块。本发明专利技术利用多个毛细流通管并结合至少三个多倍复合物镜进行立体多维全景成像，实现对浮游生物的多维高分辨成像，以显著提高成像与识别效果，实现浮游生物的高精度的自动分类。精度的自动分类。精度的自动分类。

【技术实现步骤摘要】
浮游生物多维成像在线自动鉴定系统


[0001]本专利技术涉及浮游生物在线检测
，特别涉及一种浮游生物多维成像在线自动鉴定系统。

技术介绍

[0002]浮游植物是指生活在海洋、湖泊、河流等水体中营浮游生活的微小生物，是水生生态系统中非常重要的生物类群。浮游植物的种类、生物量、生物多样性等参数是反映水生态健康的重要指标，在我国河流、湖泊、海洋监测及生态健康评价的相关指南、规范中都对其有明确要求。
[0003]现有的浮游植物在线鉴定技术远达不到快、细、准的全自动监测需求，鉴定物种的等级不高，不能及时反映浮游植物与水环境之间的生态效应，制约了我国水生态预警及环境监管的科学支撑。浮游植物最早的研究方法是利用光学显微镜直接观测以获得所需数据，但是显微镜观察需要复杂的人工操作和专业的生物学分类知识，费时费力，易因观察者的主观判断造成误差，不能及时准确反映水体健康状况，尤其当研究区域较大并涉及空间和时间时，镜检法就会受到很大的限制，导致样品分析缓慢，进而致使对生态环境系统评估的滞后性。
[0004]现在发展较为成熟的浮游植物快速检测技术为流式影像仪法(Flow Cytometer and Microscope,Flow CAM)，但是，该仪器在应用中也面临着很大的问题，一是浮游植物粒径范围宽且容易聚集成团状或链状，再加上其流动测样的特性，很容易造成流通池的堵塞和不同样品之间的交叉污染；二是浮游植物种类多、形状各异，数字图像识别的准确性有待提高，分类结果基本都需要人工辅助识别。随着科学技术的进步，人工智能图像识别技术有了质的突破。该方法就是利用未知藻细胞的轮廓、提取特征信息、大数据匹配，从几万张图库中找出形态最相近的一组藻类，同时优先展现常见藻类。但是实际样本中的藻类多样性往往非常丰富，在没有复杂算法支撑的情况下，同一种类不同形态的藻类图像，很难被算法准确识别与分析。基于人工智能的图像识别技术需要将大量样本交给模型进行深度学习、训练，最终完成物种识别任务。所以当环境中的物种组成发生变化时，不能实时对数据库进行更新和升级。因此，这些仪器暂时还无法实现自动计数和识别，需要大量的人工操作，只是在图像分辨率和藻类识别上起到了辅助作用。
[0005]综上所述，当前浮游植物鉴定设备的研究上还存在以下不足：
[0006](1)现有成像方法无法实现立体多维度识别浮游植物，分辨率较低，难以满足自动分类的客观需求，严重制约了我国水生态系统中浮游植物群落物种组成特征分析的科学研究进展；
[0007](2)浮游植物检测过程和仪器构架有待优化，易受杂物或浮游植物群体影响，难以实现全自动的浮游植物鉴定。目前对浮游植物的采样、制片、鉴定、数据分析等较多依赖人工进行，数据结果相对于水环境变化存在严重的滞后性；
[0008](3)缺少浮游植物实时在线全自动监测仪器，无法满足野外调查实时监测的要求，
急需自主开发方便、快捷、直观的浮游植物在线监测仪器，为提高我国水域赤潮、藻华等生态灾害的预警能力提供有力的数据支撑。

技术实现思路

[0009]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0010]本专利技术还有一个目的是提供一种浮游生物多维成像在线自动鉴定系统，其利用多个毛细流通管并结合至少三个多倍复合物镜进行立体多维全景成像，实现对浮游生物的多维高分辨成像，以显著提高成像与识别效果，实现浮游生物的高精度的自动分类。
[0011]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种浮游生物多维成像在线自动鉴定系统，包括：基座；
[0012]采样组件，其设置在基座上，采样组件包括样品池，所述样品池通过进样管连通至待检测水体；蠕动泵和过滤器，其均设置在所述进样管上；
[0013]样品制备组件，其设置在基座上，样品制备组件包括多个毛细流通管，其均匀间隔开插设在样品台上，且样品台靠近样品池设置；回收台，其上可拆卸的插设带有检测过的样品的多个毛细流通管；机械传送组件，其包括XY轴移动平台，其设置在基座上；机械臂，其设置在XY轴移动平台上，且机械臂的前端设置夹具，夹具前端可拆卸的夹持任一毛细流通管；
[0014]光学成像组件，其包括载物台，其设置在基座上；盲孔，其成型在载物台上，任一毛细流通管的下端可拆卸的插入盲孔内；物镜盘，其可升降的设置在基座上；至少三个多倍复合物镜，其通过物镜盘以盲孔所在延伸线上任一点为圆心呈发散状均匀分布在载物台周围，且至少三个多倍复合物镜所在平面与盲孔所在延伸线相垂直，至少三个多倍复合物镜的光轴在所述盲孔所在延伸线上的任一点交汇；显微相机，其与所述至少三个多倍复合物镜通讯连接，且至少三个多倍复合物镜与所述物镜盘同步升降，并通过显微相机同步采集插设在盲孔上的任一毛细流通管内的浮游生物多维图像集；
[0015]驱动组件，其用于分别驱动蠕动泵、XY轴移动平台、机械臂、显微相机和物镜盘；
[0016]控制中心，其与显微相机和驱动组件无线通讯连接，所述控制中心还包括图像库，图像库内预存储有浮游生物样品的分类图集；分析模块，其用于实时获取显微相机拍摄的浮游生物多维图像集，之后将浮游生物多维图像集与图像库的分类图集进行对比分析，并返回分析结果。
[0017]优选的是，还包括：出废液管，其一端连通至样品池的底部，另一端向外延伸设置；进样管包括分设在蠕动泵进水口侧的第一进样管和蠕动泵出口侧的第二进样管；
[0018]三通，其设置在第一进样管和蠕动泵之间，三通的第一进水口连通至第一进样管的出样口，三通的出水口连通至蠕动泵的进水口；
[0019]清洗器，其包括储存腔，储存腔内预存储纯净水，所述储存腔的出水口通过出水管连通三通的第二进水口，所述驱动部驱动清洗器定时清洗。
[0020]优选的是，还包括：恒温器，所述样品池和所述回收台分别置于恒温器内的两个容纳腔内；两个温度传感器，其检测端分别延伸入所述样品池内和所述回收台上方；所述恒温器与控制中心通讯连接。
[0021]优选的是，所述载物台和物镜盘均为透明材质，多个毛细流通管为石英材料，任一毛细流通管的两端分别标刻编号；显微相机采集任一毛细流通管内的浮游生物多维图像集
时，同步采集对应毛细流通管上的编号并存储。
[0022]优选的是，所述XY轴移动平台包括：
[0023]一横梁，所述机械臂通过驱动滑块可上下滑动的设置在横梁上；
[0024]一对纵梁，一横梁的两端通过驱动滑块滑动设置在一对纵梁上；
[0025]至少两支撑柱，其下端固定在基座上，至少两支撑柱的上端固定在一对纵梁上。
[0026]优选的是，所述物镜盘包括两环状体，其至少三个多倍复合物镜夹设在两环状体之间；立柱，其竖直固定在基座上；滑块，其一端固定至两环状体上，另一端可滑动的设置在立柱上。
[0027]所述样品台上和所述回收台均为上方均匀分布多个插孔的板体，多个毛细流通管一一对应插设在样品台上的多个插孔内；
[0028]带有检测过的样品的多个毛细流通管一一对应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浮游生物多维成像在线自动鉴定系统，其特征在于，包括：基座；采样组件，其设置在基座上，采样组件包括样品池，所述样品池通过进样管连通至待检测水体；蠕动泵和过滤器，其均设置在所述进样管上；样品制备组件，其设置在基座上，样品制备组件包括多个毛细流通管，多个毛细流通管，其均匀间隔开插设在样品台上，且样品台靠近样品池设置；回收台，其上可拆卸的插设带有检测过的样品的多个毛细流通管；机械传送组件，其包括XY轴移动平台，其设置在基座上；机械臂，其设置在XY轴移动平台上，且机械臂的前端设置夹具，夹具前端可拆卸的夹持任一毛细流通管；光学成像组件，其包括载物台，其设置在基座上；盲孔，其成型在载物台上，任一毛细流通管的下端可拆卸的插入盲孔内；物镜盘，其可升降的设置在基座上；至少三个多倍复合物镜，其通过物镜盘以盲孔所在延伸线上任一点为圆心呈发散状均匀分布在载物台周围，且至少三个多倍复合物镜所在平面与盲孔所在延伸线相垂直，至少三个多倍复合物镜的光轴在所述盲孔所在延伸线上的任一点交汇；显微相机，其与所述至少三个多倍复合物镜通讯连接，且至少三个多倍复合物镜与所述物镜盘同步升降，并通过显微相机同步采集插设在盲孔上的任一毛细流通管内的浮游生物多维图像集；驱动组件，其用于分别驱动蠕动泵、XY轴移动平台、机械臂、显微相机和物镜盘；控制中心，其与显微相机和驱动组件无线通讯连接，所述控制中心还包括图像库，图像库内预存储有浮游生物样品的分类图集；分析模块，其用于实时获取显微相机拍摄的浮游生物多维图像集，之后将浮游生物多维图像集与图像库的分类图集进行对比分析，并返回分析结果。2.如权利要求1所述的浮游生物多维成像在线自动鉴定系统，其特征在于，还包括：出废液管，其一端连通至样品池的底部，另一端向外延伸设置；进样管包括分设在蠕动泵进水口侧的第一进样管和蠕动泵出口侧的第二进样管；三通，其设置在第一进样管和蠕动泵之间，三通的第一进水口连通至第一进样管的出样口，三通的出水口连通至蠕动泵的进水口；清洗器，其包括储存腔，储存腔内预存储纯净水，所述储存腔的出水口通过出水管连通三通的第二进水口，所述驱动部驱动清洗器定时清洗。3.如权利要求1所述的浮游生...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓伟，万峻，王珊珊，刘东艳，何乃文，王龙，赵国鹏，隋晓飞，王玉珏，
申请(专利权)人：北京欧仕科技有限公司，
类型：发明
国别省市：