簡介：
美國Coastal Ocean Vision公司生產(chǎn)的水下浮游生物連續(xù)彩色成像及分類系統(tǒng)（CPICS）是全的水下顯微成像儀器，用于海水、淡水和實(shí)驗(yàn)室樣品中微小的浮游植物和浮游動物及其他顆粒物的連續(xù)彩色成像及分類。CPICS采用*的暗場顯微成像技術(shù)（Darkfield Illumination），可以捕捉浮游生物特征小至40μm，大至1.2cm。科學(xué)界發(fā)現(xiàn)，彩色圖像是對生物進(jìn)行高準(zhǔn)確度分類的關(guān)鍵，同時也提供了重要的生理信息，比如因吃了某種浮游植物而留存在體內(nèi)的色素。CPICS具備開放的視野，在水下直接成像，水中生物處于自由游動的狀態(tài)，所以能夠完整的捕捉到浮游動物的細(xì)微的生體結(jié)構(gòu)及原始的生活狀態(tài)，比如捕食過程。
CPICS獲取的ROIs
CPICS應(yīng)用:
1. 掃描浮游動物、浮游植物、微小顆粒物；
2. 連續(xù)彩色成像、自動分類、計(jì)數(shù)、時間序列豐度分析；
3. 海洋、湖泊、河流、水庫、飲用水源；
4. 可安裝于：剖面儀、多瓶采水器、海底觀測網(wǎng)、浮標(biāo)、潛標(biāo)、變水層拖體、AUV、ROV、載人潛水器、深海Lander；
5. 科學(xué)研究、環(huán)境監(jiān)測。
CPICS工作原理：
CPICS采用的是暗場顯微成像技術(shù)，高輸出環(huán)形LED光源陣列在工作時，可產(chǎn)生交叉圓錐形光束，并在鏡頭聚焦處匯聚，CPICS工作時LED光源*照明聚焦拍攝區(qū)域，而且只照明該區(qū)域，此區(qū)域前方和后方的顆粒均不會被光束照到，只有折射光和反射光進(jìn)入相機(jī)鏡頭，由于沒有直射光進(jìn)入鏡頭，因此可生成高對比度、高分辨率彩色圖像，照片背景為黑色。這與明場成像不同，放大倍率較低時（<40x），CPICS的暗場照明方式明顯優(yōu)于明場。
此外，標(biāo)準(zhǔn)CPICS配備的是遠(yuǎn)心鏡頭（ecentric lens），來對聚焦區(qū)域的生物體進(jìn)行行拍照成像。該鏡頭可以對聚焦區(qū)域內(nèi)所有的生物體都保持恒定的放大倍率。遠(yuǎn)心鏡頭的大優(yōu)勢是可以使不在同一平面上的物體都保持恒定的放大倍率，消除由于被測物體離鏡頭距離的進(jìn)近不一致，造成放大倍率不一樣。因此CPICS可以維持整個景深范圍（DOF）內(nèi)放大倍率不變的同時，對照射聚焦采樣體積（FOV視野）內(nèi)所有生物體進(jìn)行拍攝。
CPICS主要特點(diǎn)：
1、*的成像技術(shù)：CPICS采用*的暗場顯微成像技術(shù)（Darkfield Illumination），與傳統(tǒng)的明場成像和全息成像相比，可生成更高對比度、更高分辨率的彩色圖像；
2、高性能光源：CPICS配備高輸出、高壽命的LED環(huán)形陣列，對聚焦區(qū)域進(jìn)行*照明，不會產(chǎn)生任何陰影；
3、高性能鏡頭：CPICS配備的是遠(yuǎn)心鏡頭，可在全景深范圍（DOF）內(nèi)保持恒定的放大倍率，并對聚焦采樣體積（FOV視野）內(nèi)所有生物體進(jìn)行拍照；
4、CPICS具有高達(dá)1.5L的開放式流動區(qū)域，在水下直接成像，無需像實(shí)驗(yàn)室儀器或流式細(xì)胞儀那樣將水樣抽到儀器內(nèi)部進(jìn)行拍照，不破壞水中生物的自由游動狀態(tài)，所以能夠完整的捕捉到浮游動物的細(xì)微的生體結(jié)構(gòu)及原始的生活狀態(tài)；
5、自動化程度高： CPICS內(nèi)置高性能圖像處理器及大容量存儲器，可現(xiàn)場對ROI進(jìn)行自動提取、處理并保存。此外，CPICS帶有WiFi功能，無需打開儀器外殼，即可以通過電腦直接連接WiFi，對CPICS進(jìn)行各種參數(shù)的設(shè)置；
6、靈活性高：多種配置及放大倍率的鏡頭可供用戶選擇，以便對感興趣尺寸大小的浮游生物進(jìn)行高質(zhì)量的成像拍照。比如：超微型、微型、小型、中型或大型浮游生物；
7、適用海域廣：不但適用于水質(zhì)較清水域，還可以用于高濁度水體（大于100NTU）；
8、使用范圍廣：不但可用于海底觀測網(wǎng)進(jìn)行定點(diǎn)*觀測，還可用于CTD，拖體，錨系，剖面測量或者搭載到無人潛水器（ROV,AUV,Glider等）；
9、基于瀏覽器的分類軟件：ROI-Manage手動和ROI-Class自動分類軟件運(yùn)行在美國COV廠家的服務(wù)器上，特征提取和分類解碼程序可以自動更新，免除了用戶大量的維護(hù)工作。
只要用戶能夠上網(wǎng)，就可以通過瀏覽器來登陸分類軟件進(jìn)行分類和數(shù)據(jù)顯示；
10、CPICS的另一個優(yōu)勢是：對浮游生物和顆粒物進(jìn)行自動分類，結(jié)合我們提供的OceanCube海底多傳感器平臺上的其他傳感器和ROI-CLASS分析軟件，CPICS能讓科學(xué)家更好的觀察并了解水生生物的生態(tài)和生理，比如不同的浮游生物種類在不同的環(huán)境參數(shù)影響（水溫、深度、鹽度、光照、溶解氧等）下的空間分布，以及隨時間而變化。
CPICS的技術(shù)指標(biāo)：
1、照明：
光照光源：高輸出LED環(huán)型陣列
曝光：低10μs
2、大耐壓等級：
CPICS-1000-e：1000m（Derlin外殼）
CPICS-6000-e：6000m（鈦合金）
3、照相系統(tǒng)
色彩解析度：24-bits
圖像分辨率：6M像素（2736×2192）
幀率：10 fps（10幀每秒）
4、水下目標(biāo)獲取和存儲
相機(jī)控制參數(shù)：曝光、幀率
目標(biāo)提取：焦距和尺寸臨界值
嵌入式處理器：NVIDIA TX2
5、圖像分析（需要訂購ROI-CLASS軟件）
生物分類：分類單元水平（例如：橈足
動物copepod）
硬件： 運(yùn)行在廠家云端服務(wù)器上或桌面圖像處理和分類和存儲單元（帶2TB 存儲硬盤）
6、數(shù)據(jù)通訊
端口：以太網(wǎng)，WiFi
或RS232（其它傳感器）
7、電源：
直流輸入：12VDC（電纜或電池供電）
電流功率：7W
標(biāo)準(zhǔn)電池包壽命：約6小時（連續(xù)工作）
測試電纜：用戶可定制（包含1m長）
水密接頭：SubConn DBH13M
8、尺寸：長×直徑：74cm×12cm
9、重量：空氣中5.4kg，水中4.3kg
CPICS案列圖片
安裝在海底觀測網(wǎng)平臺上的CPICS（通過光纖遠(yuǎn)程控制，圖像數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸?shù)桨渡希?/span>
CPICS安裝在HabCam V5水下拖曳式立體成像掃描系統(tǒng)中
CPICS獲得的圖像分類示例
圖像11個分類類別：a海雪，b束毛藻屬，c硅藻類，d放射蟲，e有孔蟲，f撓足類，g等足類，h刺胞動物，其它浮游動物（i成年海星，j毛鱷類動物），k糖蝦，l魚類。尺寸條代表500μm，j、k和l代表1000μm。
