運(yùn)用數(shù)字全息圖像處理技術(shù)研究浮游生物.pdf

1、如今對(duì)海洋的研究已經(jīng)成為全世界的熱門(mén)話題，但是大都是從海洋的宏觀尺度進(jìn)行觀察研究。眾所周知，地球的氣候與海洋中發(fā)生的化學(xué)與物理過(guò)程密切相關(guān)。水域中浮游生物的種類(lèi)和分布是海洋狀態(tài)的實(shí)時(shí)指示器。對(duì)此微小生物與其周?chē)h(huán)境內(nèi)相互作用機(jī)制的研究有助于見(jiàn)微知著。
　　基于此，本文結(jié)合目前導(dǎo)師的研究方向—全息測(cè)量技術(shù)，以數(shù)字全息的優(yōu)勢(shì)結(jié)合海洋研究中的問(wèn)題，提出了應(yīng)用數(shù)字全息圖像處理技術(shù)作為技術(shù)手段在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)海洋微觀生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行模擬，重點(diǎn)針對(duì)海

2、洋浮游動(dòng)物對(duì)海洋中有毒物質(zhì)的應(yīng)激反應(yīng)進(jìn)行研究測(cè)量。
　　本文以數(shù)字全息圖像處理技術(shù)為核心，建立了兩套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，分別為數(shù)字全息圖像處理系統(tǒng)和顯微數(shù)字全息圖像處理系統(tǒng)。其中顯微數(shù)字全息圖像處理系統(tǒng)通過(guò)加裝不同放大倍數(shù)的顯微鏡頭（4x、10x、40x等）實(shí)現(xiàn)＞1μm顆粒的特征參數(shù)的提取，如輪廓、有效粒徑，在本文中最小尺寸為水煤漿中的煤粉顆粒，平均粒徑3μm。另外，該系統(tǒng)亦可為本實(shí)驗(yàn)二維特征參數(shù)提取提供校準(zhǔn)。對(duì)于如浮游動(dòng)物尺寸較大的目標(biāo)生

3、物，通過(guò)在數(shù)字全息圖像處理系統(tǒng)的CCD前加裝變焦鏡頭，采取將目標(biāo)物縮小間接放大視場(chǎng)的方法,獲取目標(biāo)生物在大于體長(zhǎng)40倍左右?guī)缀醪皇苓叡谛?yīng)影響的三維水體中的行為全息。
　　本文發(fā)展了一套研究大尺度不規(guī)則顆粒特征參數(shù)提取算法，成功應(yīng)用在圓篩藻-粘土顆粒絮凝體的特征提取上。在本文中對(duì)浮游生物選用圓篩藻（浮游植物）作為其中一個(gè)代表浮游生物，主要研究了圓篩藻和粘土在絮凝初期的機(jī)理。為更加準(zhǔn)確的提取在非平衡狀態(tài)下圓篩藻-粘土絮凝體的絮凝動(dòng)態(tài)

4、特性的重要參數(shù)（分形維數(shù)、沉降速度、二維分形維數(shù)等），實(shí)驗(yàn)結(jié)果圓篩藻和粘土絮凝一段時(shí)間后尺寸分布為20-184μm，平均值為59.96μm＞圓篩藻細(xì)胞平均直徑50.4±4.6μm,故可知圓篩藻-粘土顆粒的絮凝體尺寸是成長(zhǎng)趨勢(shì)；沉降速度與藻細(xì)胞上附著的粘土顆粒數(shù)成正比關(guān)系；分形維數(shù)為1.57。該結(jié)果表明運(yùn)用數(shù)字全息圖像處理技術(shù)結(jié)合本文發(fā)展的相關(guān)算法能夠獲得絮凝過(guò)程的更多細(xì)節(jié)，這為今后絮凝機(jī)制的研究開(kāi)辟了道路。
　　本文選取鹽水豐年蝦

5、（浮游動(dòng)物）亦作為浮游生物代表，豐年蝦孵化快，易獲得，適于與現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中觀測(cè)測(cè)量，針對(duì)海洋溢油污染嚴(yán)重影響到海洋生態(tài)安全，對(duì)于海洋中的浮游動(dòng)物，溢油污染物中毒性物質(zhì)進(jìn)入生物體后，將會(huì)嚴(yán)重影響其代謝過(guò)程，造成神經(jīng)以及生殖系統(tǒng)的損傷等。
　　本文中我們選用0＃柴油作為溢油污染物，在實(shí)驗(yàn)條件下研究海水中柴油毒性對(duì)浮游動(dòng)物（豐年蝦）行為的影響，柴油乳化液在海水中存在形式主要有油滴和與溶解部分，通過(guò)對(duì)比不同條件下豐年蝦行為的變化規(guī)律，本文