[發(fā)明專利]深海原位顯微動態(tài)顆粒觀測和識別系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107808369A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)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(chuàng)友知識產(chǎn)權代理有限公司44223
• 代理人: 徐羅艷

技術領域

本發(fā)明涉及海洋觀測技術領域，尤其是涉及一種深海原位顯微動態(tài)顆粒觀測和識別系統(tǒng)及方法。

背景技術

目前人類對深海海底微生物形態(tài)、物質(zhì)遷移等科學問題了解較少，對深海海洋環(huán)境及微生物的觀測手段存在不足。如何有效地動態(tài)觀測、監(jiān)控海底微顆粒的形態(tài)，并對其進行識別、分類，一直是人類研究深海海洋環(huán)境的一個重要課題。

圖像處理技術和數(shù)據(jù)傳輸方式是微顆粒觀測和識別的基礎。由于圖像處理技術的差異，測量所得到的微顆粒的顆粒形態(tài)存在一些差異。直接獲取微顆粒原始圖像、并應用圖像處理技術、人工和智能技術獲取微顆粒準確的形態(tài)信息是主要面臨的問題。同時，由于圖像數(shù)據(jù)量巨大，如何在線實時處理圖像數(shù)據(jù)，并將處理結果傳輸給遠程的數(shù)據(jù)接收計算機也是需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的其中一個目的在于提出一種深海原位顯微動態(tài)顆粒觀測和識別系統(tǒng)和方法，實現(xiàn)遠程動態(tài)觀測深海微顆粒并進行實時的圖像處理以實時獲取微顆粒的相關信息，進行微顆粒的分析和識別，并將分析和識別結果傳輸至岸上的遠程計算機。

為達上述目的，本發(fā)明其中一實施方式提出了以下技術方案：

一種深海原位顯微動態(tài)顆粒觀測和識別系統(tǒng)，包括水下密封腔體和岸上遠程計算機，所述密封腔體內(nèi)設有顯微鏡、設置于顯微鏡后端的高速相機、FPGA和網(wǎng)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?shù)剿鯢PGA；所述FPGA先對所述原始顆粒圖像進行編號，再根據(jù)遠程計算機的指令選擇所需的原始顆粒圖像，通過網(wǎng)絡模塊發(fā)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(wǎng)絡模塊發(fā)送至遠程計算機。

本發(fā)明提供的上述系統(tǒng)，通過動態(tài)觀測微顆粒，可獲取到微顆粒的實時原始顆粒圖像，并根據(jù)岸上計算機的指令，選擇特定的原始顆粒圖像，通過其配備的FPGA進行在線實時圖像處理，從而實現(xiàn)微顆粒的實時分析和識別。從深海向岸上發(fā)送數(shù)據(jù)尤其是高清圖像數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)量巨大(相對于深海到岸上的傳輸網(wǎng)絡)，需要較高的傳輸成本，而我們又不需要將微顆粒的所有連續(xù)的圖像序列都傳輸?shù)桨渡线M行分析，因此本發(fā)明只是讓FPGA選擇所需的一些原始顆粒圖像上傳到岸上，甚至通過FPGA進行實時的顆粒分析和識別，只將分析和識別結果(數(shù)據(jù)量很小)發(fā)送至岸上，大大地節(jié)約了傳輸成本，也提升了顆粒分析效率。傳輸至岸上的原始顆粒圖像及顆粒分析識別結果可由接收的計算機進行可視化展示或更進一步的分析。本發(fā)明的系統(tǒng)具有完備的功能，可獨立安裝部署于深海來進行動態(tài)的微顆粒觀測和實時分析識別，在深海微生物研究等方面具有較大的應用價值。

為達前述目的，本發(fā)明的另一實施方式還提出了以下技術方案：

一種深海原位顯微動態(tài)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(xù)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。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施方式提出的深海原位顯微動態(tài)顆粒觀測和識別系統(tǒng)的原理框圖；

圖2是本發(fā)明的深海原位顯微動態(tài)顆粒觀測和識別系統(tǒng)對原始顆粒圖像進行處理的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體的實施方式對本發(fā)明作進一步說明。