一、 產(chǎn)品介紹

SinoMicro 是基于人工智能的藻類自動(dòng)智能識(shí)別計(jì)數(shù)系統(tǒng)，顛覆傳統(tǒng)藻類監(jiān)測(cè)方法。通過深度學(xué)習(xí)算法和的自動(dòng)化系統(tǒng)的集成，結(jié)合知識(shí)，SinoMicro 打破藻類識(shí)別對(duì)人力資源的依賴，將藻類從繁瑣費(fèi)力的顯微鏡檢中解放出來(lái)，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高頻率的藻類監(jiān)測(cè)和水生態(tài)在線監(jiān)測(cè)奠定了基石。SinoMicro同時(shí)提高了藻類識(shí)別和計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性、性和效率。

 

二、 產(chǎn)品功能

三、 工作原理

浮游藻類智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)深度融合了深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特征和知識(shí)輔助建立的人工特征檢測(cè)方法，并以代表性藻種為基礎(chǔ)，構(gòu)建了藻類識(shí)別模型進(jìn)行藻類智能識(shí)別，在進(jìn)樣、成像、智能識(shí)別、分析統(tǒng)計(jì)等流程方面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，浮游藻類的種類、比例、藻密度等多指標(biāo)可自動(dòng)分析輸出，實(shí)現(xiàn)浮游藻類監(jiān)測(cè)全過程自動(dòng)化。SinoMicro為一體式設(shè)備，集成了數(shù)據(jù)顯微影像自動(dòng)掃描系統(tǒng)、智能識(shí)別軟件等。

（1）顯微鏡選擇知名品牌，可實(shí)現(xiàn)400倍下多個(gè)焦平面的連續(xù)自動(dòng)掃描拍攝功能，并生成待觀測(cè)樣本的清晰影像。

（2）采用高精度閉環(huán)控制電機(jī)平臺(tái)，通過IP和端口號(hào)控制實(shí)現(xiàn)顯微鏡的自動(dòng)化控制，顯微鏡平臺(tái)可自動(dòng)出片、進(jìn)片以及歸位，保證顯微平臺(tái)X/Y/Z軸按照選定的速度和步長(zhǎng)移動(dòng)，也可以單獨(dú)或者兩兩組合移動(dòng)，且移動(dòng)速度與步長(zhǎng)與指令。

（3）顯微鏡可自動(dòng)對(duì)焦，實(shí)現(xiàn)400倍下的掃描成像及圖像自動(dòng)存儲(chǔ)。

（4）能夠設(shè)置掃描結(jié)果保存路徑，點(diǎn)擊開始掃描按鈕，即可按設(shè)置情況進(jìn)行掃描，且掃描結(jié)果保存的路徑與設(shè)置；

（5）拍攝或識(shí)別出的藻類種類和個(gè)數(shù)信息可自動(dòng)存儲(chǔ)；可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)結(jié)果的查閱功能。

（6）智能識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別范圍為常見的40屬（種）以上常見藻類。通過對(duì)大量藻類樣本進(jìn)行標(biāo)記學(xué)習(xí)，形成數(shù)據(jù)庫(kù)。

（7）智能識(shí)別系統(tǒng)采用深度學(xué)習(xí)框架，具備智能學(xué)習(xí)功能，后續(xù)隨著數(shù)據(jù)庫(kù)的不斷完善，準(zhǔn)確率可進(jìn)一步提升。

（8）檢測(cè)方法采用《內(nèi)陸水域浮游植物監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》（SL733-2016）中的視野法檢測(cè)，通過整合拍攝到的全部焦平面視野中的圖像，圍繞識(shí)別出的藻類圖像繪制邊界框，進(jìn)行個(gè)體識(shí)別與統(tǒng)計(jì)。

（9）藻密度檢測(cè)結(jié)果與人工檢測(cè)比較，藻密度檢測(cè)誤差控制在30%以內(nèi)，后續(xù)隨著數(shù)據(jù)庫(kù)的不斷完善，檢測(cè)誤差可進(jìn)一步縮小。

四、 產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格

   

型號(hào)	SinoMicro
功率	220~240VAC, 300W
尺寸	60 × 60 × 95 cm
工作環(huán)境	室內(nèi)    溫度：0~40攝氏度     濕度：小于90%
計(jì)算機(jī)	Core i9處理器，RX2060顯示卡，32GB內(nèi)存，1TB硬盤
攝像頭	630萬(wàn)像素 1/1.8” CMOS
顯微鏡	400倍光學(xué)顯微鏡
觀測(cè)卡匣	8通道流道式
卡匣單流道體積	0.1-0.5ml
對(duì)焦方式	自動(dòng)對(duì)焦，多焦平面拍攝
重復(fù)性誤差	小于5%
進(jìn)樣方式	手動(dòng)進(jìn)樣8路樣本后無(wú)需人工干預(yù)
掃描方式	XYZ微步進(jìn)電機(jī)及閉環(huán)控制，自動(dòng)掃描
分辨率	0.12μm/pixel
單流道識(shí)別視野數(shù)	手動(dòng)設(shè)置/自適應(yīng)
識(shí)別方式	融合深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和知識(shí)輔助的藻類自動(dòng)識(shí)別
檢測(cè)范圍	105-1010 cells/L
報(bào)表數(shù)據(jù)	生物量  藻密度  比例  優(yōu)勢(shì)種
計(jì)數(shù)方法	實(shí)時(shí)掃描+細(xì)胞計(jì)數(shù)
檢測(cè)可信度	實(shí)時(shí)顯示單細(xì)胞檢測(cè)準(zhǔn)確度

 

五、 核心參數(shù)：

1. 掃描方式：顯微平臺(tái)在X/Y/Z軸方向微米級(jí)運(yùn)動(dòng)及閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)掃描高倍顯微圖像；

2. 對(duì)焦方式：顯微鏡自動(dòng)對(duì)焦，多景深連續(xù)自動(dòng)掃描，融合不同焦平面，解決藻細(xì)胞分布在不同液層造成的局部模糊問題，獲取全景深、高清晰藻細(xì)胞圖像。

3. 鑒別方式：融合深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和知識(shí)輔助的藻類自動(dòng)識(shí)別，在實(shí)驗(yàn)員沒有藻類知識(shí)的情況下應(yīng)能獨(dú)立完成儀器操作并獲取數(shù)據(jù)；

4. 樣本卡夾：8通道流道式觀測(cè)卡夾，注入樣本后可一鍵檢測(cè)，不需要再人工干預(yù)；

5. 識(shí)別種類：至少能自動(dòng)識(shí)別40種以上常見的藻類，并可針對(duì)當(dāng)?shù)馗∮卧孱惖奶攸c(diǎn)，擴(kuò)展需要識(shí)別的藻類；

6. 檢測(cè)數(shù)據(jù)：自動(dòng)獲取精確到屬的藻密度分布數(shù)據(jù)，包括藻類名稱，當(dāng)前藻數(shù)量，藻數(shù)量占比，藻類細(xì)胞密度，生物量，以及樣本的總密度，生物量等數(shù)據(jù)；

7. 檢測(cè)可信度：在檢測(cè)過程中實(shí)時(shí)顯示單細(xì)胞檢測(cè)準(zhǔn)確度；

8. 識(shí)別視野數(shù)：系統(tǒng)有自適應(yīng)和設(shè)置固定視野數(shù)兩種模式可供選擇，自適應(yīng)即系統(tǒng)自行判斷檢測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定所需要識(shí)別的視野數(shù)；

9. 數(shù)據(jù)查詢：可通過檢測(cè)時(shí)間，樣本名稱搜索和導(dǎo)出所需要的數(shù)據(jù)；

10. 儀器的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)誤差小于5%；

11. 檢測(cè)范圍10⁵-10¹⁰ cells/L；

12. 在個(gè)/升范圍內(nèi)，儀器的檢測(cè)結(jié)果對(duì)數(shù)與理論結(jié)果的線性對(duì)數(shù)的線性相關(guān)系數(shù) 大于0.95。

六、 SinoMicro浮游藻類智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：

1. 鑒別方式：融合深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與知識(shí)的全新算法，識(shí)別準(zhǔn)確率超越市面上現(xiàn)有產(chǎn)品。

2. 自動(dòng)智能識(shí)別：實(shí)現(xiàn)了多路藻類樣本的聚焦、拍攝、識(shí)別及計(jì)數(shù)，能在無(wú)人值守的條件下，一次完成8路藻類樣本的種類、比例、藻密度、生物量等多指標(biāo)自動(dòng)分析輸出。

3. 進(jìn)樣方式： 8通道流道式觀測(cè)卡夾，注入樣本后可一鍵檢測(cè)，不需要再人工干預(yù)。

4. 掃描及對(duì)焦方式：顯微平臺(tái)在X/Y/Z軸方向微米級(jí)運(yùn)動(dòng)及閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)掃描高倍顯微圖像。顯微鏡自動(dòng)對(duì)焦，多景深連續(xù)自動(dòng)掃描，融合不同焦平面，解決藻細(xì)胞分布在不同液層造成的局部模糊問題，獲取全景深、高清晰藻細(xì)胞圖像。

5. 數(shù)據(jù)庫(kù)：至少能自動(dòng)識(shí)別40種以上常見的藻類，依托的藻類樣本數(shù)據(jù)及樣本標(biāo)準(zhǔn)能力，數(shù)據(jù)庫(kù)還在不斷擴(kuò)充，預(yù)計(jì)2021年底可達(dá)到70種，并可針對(duì)當(dāng)?shù)馗∮卧孱惖奶貏e，擴(kuò)展需要識(shí)別的藻類。

目前可識(shí)別的藻類如下表：

 

藍(lán)藻門	綠藻門	硅藻門	隱藻門	甲藻門	裸藻門	金藻門
顫藻屬 平列藻屬 微囊藻屬 束絲藻屬 偽魚腥藻 魚腥藻屬	鼓藻屬 角星鼓藻 空球藻屬 空星藻屬 卵囊藻屬 盤星藻屬 十字藻屬 水棉屬 絲藻屬 纖維藻屬 新月藻屬 游絲藻屬 柵藻屬 轉(zhuǎn)板藻屬	布紋藻屬 窗紋藻屬 脆桿藻屬 等片藻屬 菱形藻屬 卵形藻屬 橋彎藻屬 曲殼藻屬 十字脆桿藻屬 小環(huán)藻屬 異極藻屬 針桿藻屬 直鏈藻屬 舟形藻屬	隱藻綱	裸甲藻屬 多甲藻屬 角甲藻屬	裸藻屬 囊裸藻屬	錐囊藻屬 黃群藻屬