[發明專利]深海原位顯微動態顆粒觀測和識別系統及方法

在審

• 申請號: 201711252352.6
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107808369A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 陳道毅;李磊;陳琦
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/136;G06T7/11;G06T7/60;G06K9/62;H04L29/08
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司44223
• 代理人: 徐羅艷

1.一種深海原位顯微動態顆粒觀測和識別系統，包括水下密封腔體和岸上遠程計算機，所述密封腔體內設有顯微鏡、設置于顯微鏡后端的高速相機、FPGA和網絡模塊；

所述顯微鏡通過密封腔體上的透明視窗放大水中微顆粒；

所述高速相機用于拍攝顯微鏡放大后的微顆粒的原始顆粒圖像并傳輸到所述FPGA；

所述FPGA先對所述原始顆粒圖像進行編號，再根據遠程計算機的指令選擇所需的原始顆粒圖像，通過網絡模塊發送至遠程計算機；同時，所述FPGA還對所述原始顆粒圖像進行實時圖像處理，得到微顆粒的顆粒信息和歸類信息并通過網絡模塊發送至遠程計算機。

2.如權利要求1所述的系統，其特征在于：還包括一連接于FPGA的緩存單元，供所述FPGA緩存待發送至遠程計算機的原始顆粒圖像。

3.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述FPGA被配置為具有一圖像降噪單元，用于對所述原始顆粒圖像進行圖像降噪，以優化原始顆粒圖像。

4.如權利要求1或3所述的系統，其特征在于：所述FPGA對所述原始顆粒圖像進行的實時圖像處理包括：

對原始顆粒圖像進行閾值分割，得到對應的二值圖像；

對所述二值圖像進行顆粒識別，提取出所述顆粒信息；其中，所述顆粒信息至少包括顆粒的大小、形狀和位置；

根據所述顆粒信息對顆粒進行歸類，得到所述歸類信息。

5.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述顯微鏡與所述FPGA連接，所述FPGA被配置為可控制調節所述顯微鏡至不同的放大倍數。

6.如權利要求1所述的系統，其特征在于：還包括視窗雨刷，在所述FPGA的控制下定期清理所述透明視窗。

7.一種深海原位顯微動態顆粒觀測和識別方法，用于實時觀測并分析和識別深海微顆粒，所述方法包括：

實時觀測并顯微放大水中微顆粒；

連續地獲取放大后微顆粒的原始顆粒圖像；

對所述原始顆粒圖像進行編號，得到原始顆粒圖像序列；

對所述原始顆粒圖像序列同時進行第一線路處理和第二線路處理；其中：

第一線路處理具體包括從所述原始顆粒圖像序列中選擇所需的原始顆粒圖像，并將選定的原始顆粒圖像上傳至岸上的遠程計算機；

第二線路處理具體包括對所述原始顆粒圖像進行實時圖像處理，得到微顆粒的顆粒信息和歸類信息并上傳至所述遠程計算機。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于：所述第一線路處理還包括將待上傳的原始顆粒圖像緩存至一緩存單元。

9.如權利要求7所述的方法，其特征在于：所述實時圖像處理具體包括：

對原始顆粒圖像進行降噪處理，得到優化的顆粒圖像；

對優化的顆粒圖像進行閾值分割，得到對應的二值圖像；

對所述二值圖像進行顆粒識別，提取出所述顆粒信息；其中，所述顆粒信息至少包括顆粒的大小、形狀和位置；

根據所述顆粒信息對顆粒進行歸類，得到所述歸類信息。

10.如權利要求7所述的方法，其特征在于：通過一顯微鏡進行微顆粒的實時放大顯示；通過一高速相機拍攝放大后的顆粒，得到原始顆粒圖像；以及通過一FPGA進行所述實時圖像處理。