[发明专利]拖曳式浮游生物偏振成像记录仪

说明书

本发明公开了一种拖曳式浮游生物偏振成像记录仪，属于海洋光学技术领域。包括拖曳机械体、生境参数测量舱、光源闪频控制单元和远心偏振成像单元，以及系统主控及数据采集单元；其中，所述拖曳机械体内部设置姿态传感和电动式配重平移台；所述生境参数测量舱内部设有传感器；所述光源闪频控制单元包括偏振光源、电源和光耦触发电路，通过获取设置的成像参数来匹配相机和光源的工作模式；所述远心偏振成像单元包括高速相机和远心偏振成像光路。本发明结合远心成像和孔径分割偏振成像技术，通过对浮游生物体偏振成像，同时获得生物体4个偏振态下的形状、透明度、纹理及偏振强度等多种信息，实现不同浮游生物体的偏振成像探测。

技术领域

本发明属于海洋光学技术领域，特别涉及一种拖曳式浮游生物偏振成像记录仪。

背景技术

浮游生物是海洋食物网的根本，在海洋资源生产中至关重要。但海洋浮游生物种类繁多而且在海洋中分布广阔，如何快速、有效地测量海洋浮游生物的时空分布变化，对海洋资源评估、开发、以及可持续发展策略制定都非常关键。

海洋浮游生物测量技术中，通过原位非偏振光学成像的方式能够对浮游生物的种类和丰度进行一定程度的统计和研究，现有原位测量仪器如UVP(Underwater VideoProfiler)和VPR(Video Plankton Recorder)。但非偏振光学成像技术仅能获得浮游生物体的散射光强、以及成像的边缘特征信息，而且在水下光场测量中存在成像模糊的问题，这些因素造成了海洋浮游生物种类鉴别困难。

因此，如何解决现有海洋原位浮游生物成像信息的局限性问题是研究热点。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种拖曳式浮游生物偏振成像记录仪，以解决现有海洋原位浮游生物成像信息的局限性问题。

为实现上述目的，本发明采取的具体技术方案为：

一种拖曳式浮游生物偏振成像记录仪，包括拖曳机械体、生境参数测量舱、光源闪频控制单元和远心偏振成像单元，以及与各单元相连起到控制和数据收集、计算作用的系统主控及数据采集单元；其中，所述拖曳机械体内部设置姿态传感器和电动式配重平移台；所述生境参数测量舱内部设有传感器，用于采集测量数据；所述光源闪频控制单元包括偏振光源、电源和光耦触发电路，通过获取设置的成像参数来匹配相机和光源的工作模式；所述远心偏振成像单元包括高速相机和远心偏振成像光路。

进一步的，所述拖曳机械体采用水滴型流线设计，以降低拖曳时流体阻力。

更进一步的，所述姿态传感器采用9轴加速传感器，其采集的姿态数据传送至所述系统主控及数据采集单元，该单元计算拖曳机械体前后重心位置后发送给电动式配重平移台，该电动式配重平移台根据重心位置平移配重，以实现拖曳机械体俯仰姿态的调整。

进一步的，所述生境参数测量舱内部集成设有温度、盐度和深度传感器，并能够通过通信接口增设PH值、溶解氧和硝酸盐浓度等传感器；在温度和盐度传感探头处设有平口式进水水槽，深度传感探头位于水槽出水口处，形成前端温盐测量、后端深度测量的布局，仪避免拖曳过程中迎流压力造成深度测量误差。

进一步的，所述光源闪频控制单元和远心偏振成像单元均采用电压比较式触发工作模式；所述远心偏振成像单元采用全局曝光成像方式。

进一步的，所述远心偏振成像单元结合远心成像和孔径分割偏振成像技术，实现浮游生物运动状态下生物体征的快速偏振成像。

更进一步的，所述远心偏振成像光路的物方远心度小于0.1°，物方视场宽度大于50mm，物方景深大于5mm，像方畸变率小于0.1％，孔径分割光路所测偏振度为0°，45°，90°，135°。

进一步的，所述系统主控及数据采集单元具体功能包括系统参数的交互设置、浮游生物图像的采集与存储、以及控制拖曳姿态、相机和光源的工作模式等。