[发明专利]一种背光成像的浮游生物监测系统及数据处理方法

说明书

本发明涉及水下成像仪器及图像处理领域，具体而言，涉及背光成像的浮游生物监测系统及数据处理方法。该监测系统包括光源舱、数据采集舱和电池舱，光源窗口压盖与相机窗口压盖之间间隔开一段距离D，其中的空间为水下浮游生物监测腔，其中D的范围50‑150mm，光源舱的长度范围为210‑250mm，数据采集舱的长度范围300‑340mm。本发明在保证成像质量的前提下，大大缩小了监测系统的体积，使得该系统便于长期布放，且成本低廉。

技术领域

本发明涉及水下成像仪器及图像处理领域，具体而言，涉及背光成像的浮游生物监测系统及数据处理方法。

背景技术

长期监测浮游生物在空间和时间上的分布变化，可以帮助我们监测生态系统的健康状况，深入了解气候变化，能量养分交换等过程。

背光成像技术，采用阴影拍摄获取浮游生物的原位剪影图像数据。光源通过反射发出平行光柱，使光线充满整个图像区域，实现被拍摄的生物的图像达到远心镜头效果，目标物的尺寸不会由于其在视野中的位置变化而改变其大小，图像没有放大及畸变，确保目标物以实际大小呈现。

然而现有的基于背光成像的浮游生物原位探测仪器体积过大，且大多为拖曳式设计，如In situ Ichthyoplankton Imaging System（ISIIS），拖曳式的原位探测仪器的尺寸为（cm）： 228（W）×203(L)×152(H) ，或者116（W）×218(L)×97(H)。不利于长期布放于海洋中的固定位置，获取长时间序列的海洋浮游生物图像，并对图像进行后期统计分析。

发明内容

为解决现有的原位探测仪体积过大不利于长期布放于海洋中的固定位置的问题，本发明提供了一种背光成像的浮游生物监测系统及数据处理方法。

第一方面，本发明提供了一种背光成像的浮游生物监测系统，包括光源舱和数据采集舱，所述光源舱具有圆筒状的舱体，且在其靠近数据采集舱的一端端部设置有光源窗口压盖，所述光源窗口压盖的直径大于所述光源舱舱体的直径，在所述光源窗口压盖的外边缘环设有多个螺纹孔；所述数据采集舱具有圆筒状的舱体，其直径与所述光源舱舱体的直径相等，其靠近所述光源舱的一端端部设置有相机窗口压盖，所述相机窗口压盖的直径与所述光源窗口压盖的直径相等，在所述相机窗口压盖的外边缘环设有多个与所述光源窗口压盖上的螺纹孔一一对应的螺纹孔，所述光源窗口压盖与所述相机窗口压盖通过多个螺栓相互固定连接，且所述光源窗口压盖与所述相机窗口压盖之间间隔开一段距离D，其中的空间为水下浮游生物监测腔，D的范围为50-150mm，光源舱的长度范围为210-250mm，数据采集舱的长度范围300-340mm。

在一些实施例中，所述光源舱还包括依次设置的光源后盖、光源发光件、光源透镜和光源窗口片，其中，光源后盖固定连接在光源舱舱体远离数据采集舱舱体的一端端部，所述光源发光件被固定设置在光源舱舱体内部，所述光源窗口片被固定设置在所述光源透镜和所述光源窗口压盖之间，所述光源发光件发射出的光经过光源透镜、光源窗口片、光源窗口压盖之后照射到待监测的水下浮游生物上；所述光源透镜的焦距f₁的范围为：50-90mm。

在一些实施例中，所述光源舱还包括：光源发光件支架压盖、光源发光件支架、光源支架杆、光源支架连接板和光源水密连接器二，所述光源水密连接器二贯穿所述光源后盖并伸出光源舱舱体之外，且与所述光源后盖之间形成密封连接；所述光源支架连接板固定在光源后盖上朝向光源舱舱体内部的一侧，所述光源支架连接板上设置有多个光源支架杆，所述光源支架杆的另一端固定连接有所述光源发光件支架，所述光源发光件支架上固定设置有所述光源发光件，所述光源发光件支架靠近所述数据采集舱的一端设置有阶梯孔，光源透镜被固定在阶梯孔中，光源发光件支架压盖将所述光源透镜压紧；光源舱舱体靠近数据采集舱的一端设置有阶梯孔，光源窗口片放入该阶梯孔中，通过所述光源窗口压盖将其压紧。

在一些实施例中，所述数据采集舱还包括依次固定设置的：相机窗口片、相机透镜、相机镜头、相机感光件、相机控制板、相机后端盖，所述相机后端盖与所述数据采集舱的远离光源舱的端部固定连接。