[发明专利]基于三维轮廓链码与亮斑周长比值的微塑料检测装置及方法

权利要求书

1.基于三维轮廓链码与亮斑周长比值的微塑料检测装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的光源组件（1）、通光孔组件（2）、光传播组件（3）、微流控芯片（4）、图像采集组件（5）、图像处理组件（6）；所述通光孔组件为不锈钢片中心微米小孔器件，将部分相干光发散成球面波；

所述图像采集组件（5）采集微流控芯片（4）检测通道在光束作用下生成的全息图像，所述全息图像被送至与所述图像采集组件（5）相连接的图像处理组件（6）进行图像分析，得到微塑料形成的全息图像三维轮廓链码与中心亮斑周长比值；通过对全息图像的三维轮廓链码与中心亮斑周长比值对微塑料进行检测与区分。

2.根据权利要求1所述的基于三维轮廓链码与亮斑周长比值的微塑料检测装置，其特征在于，所述光源组件（1）包括电源供电器件、光源固定结构以及与所述通光孔组件（2）紧密贴合的发光二极管，所述发光二极管发出的光束经所述通光孔组件（2）变成球面波，并经过所述光传播组件（3）照射所述微流控芯片（4），由图像采集组件（5）采集成像，得到微塑料的全息图像。

3.根据权利要求1或2所述的基于三维轮廓链码与亮斑周长比值的微塑料检测装置，其特征在于，所述微流控芯片（4）包括聚二甲基硅氧烷片（7）和载玻片（8），所述聚二甲基硅氧烷片（7）依次凹刻有检测区域（11），所述检测区域两端对称连接第一聚焦通道（10）和第二聚焦通道（12），所述第一聚焦通道（10）的另一端宽度渐增直至等宽连接于第一通道（9），所述第一通道另一端设有进液孔（14），所述第二聚焦通道以相同方式连接第二通道（13）且第二通道（13）末端设有废液孔（15）。

4.根据权利要求1或2所述的基于三维轮廓链码与亮斑周长比值的微塑料检测装置，其特征在于，所述图像处理组件（6）还对微塑料样品进行三维恢复。

5.基于三维轮廓链码与亮斑周长比值的微塑料检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：将图像采集组件（5）采集微流控芯片（4）检测区域在光束作用下生成的全息图像，送至图像处理组件（6）中对其进行角谱数值重建并利用单波长迭代算法消除共轭双像得到微塑料的复振幅；

步骤S2：利用反正切函数和相位解包裹算法获取微塑料的真实相位分布；

步骤S3：根据相位和光程的关系获取物体表面的高度信息，将每点的高度信息整合得到微塑料的三维真实形貌；

步骤S4：利用三维真实形貌获取微塑料最大直径所对应的三维轮廓，计算相邻像元间在该三维轮廓处连接线段的斜率；

步骤S5：每段线段有八种可能的方向0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°，按次序对应数码0、1、2、3、4、5、6、7，将链码定义为c_i, c_i∈｛0,d,2d,3d,4d,5d,6d,7d｝,其中d为像元尺寸大小；

步骤S6：将所述三维轮廓中心的斜率线段转换为8-链码串，通过计算斜率链码串的总和与所采集微塑料全息图像中心亮斑周长的比值对微塑料进行检测与区分。