發(fā)布時間：2020-03-02 02:10

【摘要】：海洋在地球生態(tài)系統(tǒng)平衡與調(diào)節(jié)的過程中有著不可替代的作用,其中海洋浮游生物研究是海洋科學(xué)研究的重要課題。浮游生物是一個復(fù)雜、龐大的生物群落,包括動物和植物,它們在生命起源、新基因發(fā)現(xiàn)、新藥品研制、環(huán)境保護和全球氣候變化等多方面有著重要的研究意義,逐漸成為海洋研究的熱點話題之一。數(shù)字全息顯微技術(shù)是數(shù)字全息與顯微成像技術(shù)相結(jié)合而形成的一種探測技術(shù),它發(fā)揮了數(shù)字全息景深大、無干擾、無破壞的探測特點,又結(jié)合了顯微物鏡的放大特性,實現(xiàn)對較小尺寸的浮游生物進行探測。本文設(shè)計的同軸數(shù)字全息顯微Digital In-line Holographic Microscopy(DIHM)探測系統(tǒng),實現(xiàn)了對浮游生物的光場獲取。在不同景深對圖像進行再現(xiàn),實驗結(jié)果既可以得到單一浮游生物的清晰圖像,也可以獲得一定水體內(nèi)浮游生物在海水中的分布情況。實驗可以觀察到橈足類,夜光蟲以及各種藻類的形態(tài)信息,結(jié)果表明數(shù)字全息顯微系統(tǒng)是一種適合海洋原位探測的浮游生物研究的有效方法。論文設(shè)計并完成了水下浮游生物激光全息探測系統(tǒng)的制作。該系統(tǒng)由光源艙和接收艙兩部分組成,兩艙體后端尾部有電纜相連,供電電池位于光源艙內(nèi),為兩個艙體提供電能,光源艙主要作用是產(chǎn)生平行光照亮待測水體：接收艙為顯微放大單元和圖像記錄存儲單元,通過CCD采集圖像,并與PC104進行通信,完成圖像的存儲。制作完成的艙體L1340mmXW156mmXH156mm,能夠在水下200m工作,通過耐壓測試、密封性測試以及淺海探測實驗,系統(tǒng)樣機能夠?qū)崿F(xiàn)對水下浮游生物的探測。本文通過對數(shù)字同軸全息顯微系統(tǒng)的介紹和在海洋浮游生物成像實驗的基礎(chǔ)上,完成了水下儀器的制作,通過實驗測得系統(tǒng)的分辨率可以達到7.8μm,景深可以達到10mm,在相同放大率的情況下,景深優(yōu)于一般光學(xué)顯微鏡指標(biāo)。該系統(tǒng)可以同時保證在足夠的放大倍率下獲得較大景深,并且系統(tǒng)分辨率滿足浮游動物和浮游植物的探測需求。經(jīng)過淺水實地探測實驗,發(fā)現(xiàn)水體擾動、環(huán)境光、孿生像以及零級像的存在都會對圖像像質(zhì)產(chǎn)生干擾,實際海洋情況更為復(fù)雜多變,還需要開展針對水下浮游生物數(shù)字全息探測的噪聲降低和濾波方法進行研究,以及消除零級像和孿生像的研究�？紤]到以后的實用性問題,儀器的小型化顯得尤為重要,在不改變儀器水下探測功能的基礎(chǔ)上,需要對儀器進一步簡化。同時在現(xiàn)有同軸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,希望能夠?qū)崿F(xiàn)離軸數(shù)字全息顯微系統(tǒng)的儀器化和集成化。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q178;O438.1

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本文編號：2584216