一种浮游生物原位检测系统技术方案

本实用新型专利技术专利了一种浮游生物原位检测系统，包括对称式水下显微成像系统，液体流通槽，配有神经网络识别程序

【技术实现步骤摘要】
一种浮游生物原位检测系统


[0001]本技术设计水体质量检测，具体为一种浮游生物原位检测系统
。

技术介绍

[0002]目前，随着社会的发展
,
人类把对海洋的重视程度日渐提升
。
[0003]浮游生物是水体的基础生产力，它与养殖方面密切相关，对浮游生物的精确测量对于养殖有着极大的作用；浮游生物的数量也能够反映对应水域的水体质量，能够帮助人类及时发现环境的微弱变化，如全球变暖赤潮等，有利于环境的保护
。
[0004]当前浮游生物的检测分为两种，一种为采集后利用专业仪器检测，另一种为水下原位检测
。
但前者采集的过程，一方面会对水体的原生态产生微弱破坏，另一方面，由于环境的改变，采集的浮游生物也大多都会死亡
。
而对于后者，由于水体的复杂环境，尤其海洋中存在数量众多的海洋垃圾，导致目前的浮游生物检测装置时常因为堵塞异物而失灵；同时，部分水域难以长时间停留，而短时间的检测会导致检测结果误差较大
。
[0005]因此，有必要设计一种既能够减少装置堵塞概率，又能够代替人工自动分类并计数的检测系统，以解决上述技术问题
。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于搭建一种浮游生物原位检测系统，以解决上述
技术介绍
所提到的由于水体环境复杂，浮游生物检测装置容易被各种异物堵塞，导致装置失灵无法正常工作，而且装置无法同人工一样自动准确地识别浮游生物的问题
。
[0007]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种浮游生物原位检测系统，包括对称式水下显微成像系统，液体流通槽，配套有浮游生物神经网络识别程序；所述对称式水下显微成像系统，由两个对立的单一显微成像系统组成，使用装有
450nm
光源及白光
LED
光源对称照明成像；所述液体流通槽使用光学玻璃为材料，内部中空；所述浮游生物神经网络识别系统，由相机驱动模块，图像捕捉模块以及图像识别模块
。
[0008]优选的，所述单一水下显微成像系统，是由水下照明装置以及显微成像装置组成；其中水下照明装置由四根笼杆作为支架，其上装有两根笼板，分别放置准直透镜以及
LED
光源，末端安装直角光学调整架，该直角光学调整架中配有平面反射镜；所述显微成像装置，包括依次拼接的
CMOS
相机，通光筒，偏振分束装置，电子可调焦物镜，物镜；其中偏振分束装置为内部装有偏振分束立方晶体的笼氏立方体；其中水下照明装置与显微成像装置通过微型笼杆，于直角光学调整架与笼氏立方体间连接
。
[0009]优选的，所述
LED
光源分别采用
450nm
波长与白光对液体流通槽进行照明，所成像会通过物镜，于
CMOS
相机成像，导入计算机进行处理
。
[0010]优选的，所述液体流通槽内部有液体流动较大空间，结构透光且位于对称式水下显微成像系统物面处
。
[0011]优选的，所述浮游生物神经网络识别程序，负责驱动相机，内核为卷积神经网络识
别浮游生物，自动选取成像清晰的浮游生物图像，进行计数并分类
。
[0012]与现有技术相比，本技术的有益效果是：该浮游生物原位检测系统：
[0013](1)
设置有电子可调焦透镜，与大容积液体流通槽相结合，既能够减少堵塞，也能够对流经液体流通槽的浮游生物进行成像
。
当水流经过流通槽时，大容积的流通槽能够容纳更多的浮游生物，由于自身容积较大，能够有效减少异物造成的堵塞提高了装置的耐用性
。
同时，考虑到显微镜的物面固定，并且景深有限，能够观察的只有很薄的空间，在水下的装置也难以手动进行调整
。
因此，添加电子可调焦透镜，将原本难以调整的透镜物面在流通槽内部进行扫描，在规定时间内，通过调整扫描频率，使每一个流经液体流通槽的浮游生物，都能够有一次清晰地成像；
[0014](2)
共有两套相互对称照明装置与显微装置
。
照明装置分别采用
450nm
波长以及白光的
LED
光源，一方面，
450nm
波长的光在水下的穿透力较强，并且大多数浮游生物体内含有叶绿色，对该波长的光能够产生反射，能够有效地反映浮游生物体内的细节特征；白光则是包含了大部分的可见光，能够给整个系统提供充分的照明，并且能够给出浮游生物的背景特征
。
二者相结合能够充分反映不同浮游生物的细微差别，能够大幅度提高图像识别的准确性；
[0015](3)
选择使用卷积神经网络作为浮游生物的训练模型
。
卷积神经网络是当下最流行的深度学习模型之一
。
通过对大量浮游生物图片的训练，在处理全新的一张浮游生物照片时，同队对该图像的特征提取，能够准确且快速的识别出对应浮游生物种类及细节特征
。
通过卷积神经网络训练模型，是的本技术能够代替人工，自动识别浮游生物的种类并且进行计数
。
附图说明
：
[0016]图1为本技术主面结构示意图
[0017]图2为本技术单一显微成像系统示意图
[0018]图3为本技术水下照明装置结构示意图
[0019]图4为本技术显微成像装置结构示意图
[0020]图5为本技术偏振分束装置照明示意图
[0021]图6为本技术液体流通槽结构示意图
[0022]图中：
1、
对称水下式显微成像系统；
2、
单一显微成像系统；
3、
水下照明装置；
4、
显微成像装置；
5、
笼杆；
6、
笼板；
7、
准直透镜；
8、LED
光源；
9、
直角光学调整架；
10、
平面反射镜；
11、CMOS
相机；
12、
通光筒；
13、
偏振分束装置；
14、
电子可调焦物镜；
15、
物镜；
16、
偏振分束立方晶体；
17、
笼氏立方体；
18
；微型笼杆；
19.
液体流通槽
。
具体实施方式
[0023]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围
。
[0024]请参阅图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种浮游生物原位检测系统，包括对称式水下显微成像系统
(1)
，液体流通槽
(19)
，配套有浮游生物神经网络识别程序；其特征在于：所述对称式水下显微成像系统
(1)
，由两个对立的单一显微成像系统
(2)
组成，使用装有
450nm
及白光
LED
光源
(8)
对称照明成像；所述液体流通槽
(19)
使用光学玻璃为材料，内部中空；所述浮游生物神经网络识别系统，由相机驱动模块，图像捕捉模块以及图像识别模块
。2.
按照权利要求1所述浮游生物原位检测系统，其特征在于：所述单一显微成像系统
(2)
，是由水下照明装置
(3)
以及显微成像装置
(4)
组成；其中水下照明装置
(3)
由四根笼杆
(5)
作为支架，其上装有两根笼板
(6)
，分别放置准直透镜
(7)
以及
LED
光源
(8)
，末端安装直角光学调整架
(9)
，该直角光学调整架
(9)
中配有平面反射镜
(10)
；所述显微成像装置
(4)
，包括依次拼接的
CMOS
相机
(11)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨平，何金国，田梦，于佳，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：新型
国别省市：