简介：

美国Coastal Ocean Vision公司生产的水下浮游生物连续彩色成像及分类系统（CPICS）是的水下显微成像仪器，用于海水、淡水和实验室样品中微小的浮游植物和浮游动物及其他颗粒物的连续彩色成像及分类。CPICS采用*的暗场显微成像技术（Darkfield Illumination），可以捕捉浮游生物特征小至40μm，大至1.2cm。科学界发现，彩色图像是对生物进行高准确度分类的关键，同时也提供了重要的生理信息，比如因吃了某种浮游植物而留存在体内的色素。CPICS具备开放的视野，在水下直接成像，水中生物处于自由游动的状态，所以能够完整的捕捉到浮游动物的细微的生体结构及原始的生活状态，比如捕食过程。

CPICS获取的ROIs

CPICS应用:

1. 扫描浮游动物、浮游植物、微小颗粒物；

2. 连续彩色成像、自动分类、计数、时间序列丰度分析；

3. 海洋、湖泊、河流、水库、饮用水源；

4. 可安装于：剖面仪、多瓶采水器、海底观测网、浮标、潜标、变水层拖体、AUV、ROV、载人潜水器、深海Lander；

5. 科学研究、环境监测。

CPICS工作原理：

CPICS采用的是暗场显微成像技术，高输出环形LED光源阵列在工作时，可产生交叉圆锥形光束，并在镜头聚焦处汇聚，CPICS工作时LED光源照明聚焦拍摄区域，而且只照明该区域，此区域前方和后方的颗粒均不会被光束照到，只有折射光和反射光进入相机镜头，由于没有直射光进入镜头，因此可生成高对比度、高分辨率彩色图像，照片背景为黑色。这与明场成像不同，放大倍率较低时（<40x），CPICS的暗场照明方式明显优于明场。

此外，标准CPICS配备的是远心镜头（telecentric lens），来对聚焦区域的生物体进行行拍照成像。该镜头可以对聚焦区域内所有的生物体都保持恒定的放大倍率。远心镜头的是可以使不在同一平面上的物体都保持恒定的放大倍率，消除由于被测物体离镜头距离的进近不一致，造成放大倍率不一样。因此CPICS可以维持整个景深范围（DOF）内放大倍率不变的同时，对照射聚焦采样体积（FOV视野）内所有生物体进行拍摄。

CPICS主要特点：

1、*的成像技术：CPICS采用*的暗场显微成像技术（Darkfield Illumination），与传统的明场成像和全息成像相比，可生成更高对比度、更高分辨率的彩色图像；

2、高性能光源：CPICS配备高输出、高寿命的LED环形阵列，对聚焦区域进行照明，不会产生任何阴影；

3、高性能镜头：CPICS配备的是远心镜头，可在全景深范围（DOF）内保持恒定的放大倍率，并对聚焦采样体积（FOV视野）内所有生物体进行拍照；

4、CPICS具有高达1.5L的开放式流动区域，在水下直接成像，无需像实验室仪器或流式细胞仪那样将水样抽到仪器内部进行拍照，不破坏水中生物的自由游动状态，所以能够完整的捕捉到浮游动物的细微的生体结构及原始的生活状态；

5、自动化程度高： CPICS内置高性能图像处理器及大容量存储器，可现场对ROI进行自动提取、处理并保存。此外，CPICS带有WiFi功能，无需打开仪器外壳，即可以通过电脑直接连接WiFi，对CPICS进行各种参数的设置；

6、灵活性高：多种配置及放大倍率的镜头可供用户选择，以便对感兴趣尺寸大小的浮游生物进行高质量的成像拍照。比如：超微型、微型、小型、中型或大型浮游生物；

7、适用海域广：不但适用于水质较清水域，还可以用于高浊度水体（大于100NTU）；

8、使用范围广：不但可用于海底观测网进行定点长期观测，还可用于CTD，拖体，锚系，剖面测量或者搭载到无人潜水器（ROV,AUV,Glider等）；

9、基于浏览器的分类软件：ROI-Manage手动和ROI-Class自动分类软件运行在美国COV厂家的服务器上，特征提取和分类解码程序可以自动更新，免除了用户大量的维护工作。

只要用户能够上网，就可以通过浏览器来登陆分类软件进行分类和数据显示；

10、CPICS的另一个优势是：对浮游生物和颗粒物进行自动分类，结合我们提供的OceanCube海底多传感器平台上的其他传感器和ROI-CLASS分析软件，CPICS能让科学家更好的观察并了解水生生物的生态和生理，比如不同的浮游生物种类在不同的环境参数影响（水温、深度、盐度、光照、溶解氧等）下的空间分布，以及随时间而变化。

CPICS的技术指标：

1、照明：

光照光源：高输出LED环型阵列

曝光：10μs

2、耐压等级：

CPICS-1000-e：1000m（Derlin外壳）

CPICS-6000-e：6000m（钛合金）

3、照相系统

色彩解析度：24-bits

图像分辨率：6M像素（2736×2192）

帧率：10 fps（10帧每秒）

4、水下目标获取和存储

相机控制参数：曝光、帧率

目标提取：焦距和尺寸临界值

嵌入式处理器：NVIDIA TX2

5、图像分析（需要订购ROI-CLASS软件）

生物分类：分类单元水平（例如：桡足

动物copepod）

硬件： 运行在厂家云端服务器上或桌面图像处理和分类和存储单元（带2TB 存储硬盘）

6、数据通讯

端口：以太网，WiFi

或RS232（其它传感器）

7、电源：

直流输入：12VDC（电缆或电池供电）

电流功率：7W

标准电池包寿命：约6小时（连续工作）

测试电缆：用户可定制（包含1m长）

水密接头：SubConn DBH13M

8、尺寸：长×直径：74cm×12cm

9、重量：空气中5.4kg，水中4.3kg

CPICS案列图片

安装在海底观测网平台上的CPICS（通过光纤远程控制，图像数据实时传输到岸上）

CPICS安装在HabCam V5水下拖曳式立体成像扫描系统中

CPICS获得的图像分类示例

图像11个分类类别：a海雪，b束毛藻属，c硅藻类，d放射虫，e有孔虫，f挠足类，g等足类，h刺胞动物，其它浮游动物（i成年海星，j毛鳄类动物），k糖虾，l鱼类。尺寸条代表500μm，j、k和l代表1000μm。