[發明專利]一種背光成像的浮游生物監測系統及數據處理方法

有效

• 申請號: 202211575689.1
• 申請日: 2022-12-09
• 公開（公告）號: CN115656175B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 郭卜瑜;陳棟;姜慶巖;賀雙顏;孫瑞立
• 申請（專利權）人: 海南浙江大學研究院
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/01;G03B15/03;H04N23/50;H04N23/55;G06V20/05;G06V10/24;G06T5/00;G06T7/80
• 代理公司: 北京華創智道知識產權代理事務所(普通合伙) 11888
• 代理人: 彭隨麗

本發明涉及水下成像儀器及圖像處理領域，具體而言，涉及背光成像的浮游生物監測系統及數據處理方法。該監測系統包括光源艙、數據采集艙和電池艙，光源窗口壓蓋與相機窗口壓蓋之間間隔開一段距離D，其中的空間為水下浮游生物監測腔，其中D的范圍50?150mm，光源艙的長度范圍為210?250mm，數據采集艙的長度范圍300?340mm。本發明在保證成像質量的前提下，大大縮小了監測系統的體積，使得該系統便于長期布放，且成本低廉。

技術領域

本發明涉及水下成像儀器及圖像處理領域，具體而言，涉及背光成像的浮游生物監測系統及數據處理方法。

背景技術

長期監測浮游生物在空間和時間上的分布變化，可以幫助我們監測生態系統的健康狀況，深入了解氣候變化，能量養分交換等過程。

背光成像技術，采用陰影拍攝獲取浮游生物的原位剪影圖像數據。光源通過反射發出平行光柱，使光線充滿整個圖像區域，實現被拍攝的生物的圖像達到遠心鏡頭效果，目標物的尺寸不會由于其在視野中的位置變化而改變其大小，圖像沒有放大及畸變，確保目標物以實際大小呈現。

然而現有的基于背光成像的浮游生物原位探測儀器體積過大，且大多為拖曳式設計，如In?situ?Ichthyoplankton?Imaging?System（ISIIS），拖曳式的原位探測儀器的尺寸為（cm）：?228（W）×203(L)×152(H)?，或者116（W）×218(L)×97(H)。不利于長期布放于海洋中的固定位置，獲取長時間序列的海洋浮游生物圖像，并對圖像進行后期統計分析。

發明內容

為解決現有的原位探測儀體積過大不利于長期布放于海洋中的固定位置的問題，本發明提供了一種背光成像的浮游生物監測系統及數據處理方法。

第一方面，本發明提供了一種背光成像的浮游生物監測系統，包括光源艙和數據采集艙，所述光源艙具有圓筒狀的艙體，且在其靠近數據采集艙的一端端部設置有光源窗口壓蓋，所述光源窗口壓蓋的直徑大于所述光源艙艙體的直徑，在所述光源窗口壓蓋的外邊緣環設有多個螺紋孔；所述數據采集艙具有圓筒狀的艙體，其直徑與所述光源艙艙體的直徑相等，其靠近所述光源艙的一端端部設置有相機窗口壓蓋，所述相機窗口壓蓋的直徑與所述光源窗口壓蓋的直徑相等，在所述相機窗口壓蓋的外邊緣環設有多個與所述光源窗口壓蓋上的螺紋孔一一對應的螺紋孔，所述光源窗口壓蓋與所述相機窗口壓蓋通過多個螺栓相互固定連接，且所述光源窗口壓蓋與所述相機窗口壓蓋之間間隔開一段距離D，其中的空間為水下浮游生物監測腔，D的范圍為50-150mm，光源艙的長度范圍為210-250mm，數據采集艙的長度范圍300-340mm。

在一些實施例中，所述光源艙還包括依次設置的光源后蓋、光源發光件、光源透鏡和光源窗口片，其中，光源后蓋固定連接在光源艙艙體遠離數據采集艙艙體的一端端部，所述光源發光件被固定設置在光源艙艙體內部，所述光源窗口片被固定設置在所述光源透鏡和所述光源窗口壓蓋之間，所述光源發光件發射出的光經過光源透鏡、光源窗口片、光源窗口壓蓋之后照射到待監測的水下浮游生物上；所述光源透鏡的焦距f₁的范圍為：50-90mm。

在一些實施例中，所述光源艙還包括：光源發光件支架壓蓋、光源發光件支架、光源支架桿、光源支架連接板和光源水密連接器二，所述光源水密連接器二貫穿所述光源后蓋并伸出光源艙艙體之外，且與所述光源后蓋之間形成密封連接；所述光源支架連接板固定在光源后蓋上朝向光源艙艙體內部的一側，所述光源支架連接板上設置有多個光源支架桿，所述光源支架桿的另一端固定連接有所述光源發光件支架，所述光源發光件支架上固定設置有所述光源發光件，所述光源發光件支架靠近所述數據采集艙的一端設置有階梯孔，光源透鏡被固定在階梯孔中，光源發光件支架壓蓋將所述光源透鏡壓緊；光源艙艙體靠近數據采集艙的一端設置有階梯孔，光源窗口片放入該階梯孔中，通過所述光源窗口壓蓋將其壓緊。

在一些實施例中，所述數據采集艙還包括依次固定設置的：相機窗口片、相機透鏡、相機鏡頭、相機感光件、相機控制板、相機后端蓋，所述相機后端蓋與所述數據采集艙的遠離光源艙的端部固定連接。