[发明专利]一种原位浮游生物成像系统及方法

说明书

本发明提供一种原位浮游生物成像系统及方法，包括：照明单元、波前成像单元、图像分析单元；照明单元，用于为波前成像单元提供照明；波前成像单元包括透镜单元和采集单元；透镜单元，用于对接受的光束进行调制，得到光束中光线相位具有景深范围内一致性的光束，并传输给所述采集单元；包括两个透镜和透镜之间的平行面板，平行面板朝向透镜单元的一侧设置干涉图，用于对光束进行相位调制；采集单元用于接收透镜单元的光束并进行光电转换得到图像数据，将图像数据传输给所述图像分析单元；图像分析单元，用于接收采集单元的数据并进行处理，处理包括得到中间模糊图像。通过加入相位掩模板获得大景深范围内的清晰图像。

技术领域

本发明涉及浮游生物检测技术领域，尤其涉及一种原位浮游生物成像系统及方法。

背景技术

目前，海洋微小生物的观测主要依赖于水下原位光学成像仪进行图像采集，结合数据处理方法对生物指标及其它关注目标进行分析。通过对大量海测采集到的原位浮游生物图像进行分析，发现有较多景深外模糊成像由于丢失生物特征信息而无法进行有效识别分类，大量信息的丢失严重影响了对海洋生态系统的评估与预测效率，景深成为限制原位浮游生物成像系统发展的一项主要因素。

针对成像仪景深小效率低的缺点，传统水下光学成像仪的景深拓展方法主要有两种：一种是通过减小成像系统相对孔径来拓展景深，这种方法以牺牲光通量为代价，导致成像分辨率降低，极大地影响了成像效果；另一种是采用多点对焦图像融合的方法，通过调整定焦镜头分别对焦物体不同切面获得各切面的清晰图像，再通过图像处理技术将各切面图像合成得到大景深的立体图像，这种方法缺点是过度依赖于数字图像处理算法，后期工作量非常大，且受噪声影响而限制了景深拓展深度，很难进行动态实时观测。

所以，现有技术中缺乏一种成像质量好的原位浮游生物成像系统。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明为了解决现有的问题，提供一种原位浮游生物成像系统及方法。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种原位浮游生物成像系统，包括：照明单元、波前成像单元、图像分析单元；所述照明单元，用于为所述波前成像单元提供照明；所述波前成像单元包括透镜单元和采集单元；所述透镜单元，用于对接受的光束进行调制，得到所述光束中光线相位具有景深范围内一致性的光束，并传输给所述采集单元；包括两个透镜和所述透镜之间的平行面板，所述平行面板朝向所述透镜单元的一侧设置干涉图，用于对光束进行相位调制；所述采集单元用于接收所述透镜单元的光束并进行光电转换得到图像数据，将所述图像数据传输给所述图像分析单元；所述图像分析单元，用于接收所述采集单元的数据并进行处理，所述处理包括得到中间模糊图像。

优选地，所述平行面板朝向所述透镜单元的一侧设置的所述干涉图依据相位掩膜版面型函数进行设置。

优选地，所述相位掩膜版面型函数为：

f(x,y)＝α·x·exp(β·x²)+α·y·exp(β·y²)

其中，α和β表示相位掩膜版的面型参数，x和y表示光瞳处归一化空间坐标，所述相位掩膜版面型函数对x和y的一阶偏导f_x和f_y为：

f_x＝α·exp(β·x²)+2·x²·α·β·exp(β·x²)

f_y＝α·exp(β·y²)+2·y²·α·β·exp(β·y²)