本說明書涉及用于評估與具有水生生物體的樣品有關(guān)的感興趣變量的系統(tǒng)和方法，更具體地，涉及評估感興趣變量的計算機視覺的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

水產(chǎn)養(yǎng)殖包括培養(yǎng)隨時間生長的水生生物（例如魚）群體?？赡苄枰刂扑囵B(yǎng)生物體和/或給予所培養(yǎng)生物體的飼料量（有時為較小水生生物體的形式），以在生長、存活率和成本方面實現(xiàn)令人滿意的效率。

已公開的pct申請wo2012/083461，描述了用于使用樣品對光信號的衰減量來估計樣品中相對大量的生物體的方法和系統(tǒng)。這些方法和系統(tǒng)在一定程度上是令人滿意的，但有改進的余地。例如，為了在確定生物體數(shù)量方面提供令人滿意的精確度，已知預(yù)先進行校準以確定與已知量的生物體相關(guān)聯(lián)的衰減量。在校準步驟中使用的生物體數(shù)量通過手工計數(shù)確定，而這是耗時的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

當需要對相對大量的生物體進行計數(shù)時，出現(xiàn)一種具體需要。例如，魚卵生產(chǎn)者為了充分地評估樣品中存在的魚卵的數(shù)量，逐一計數(shù)魚卵通常是一個耗時的過程。在一些情況下，例如在魚卵的情況下，這些生物體在計數(shù)步驟期間可能以重疊的方式聚集，而不是分散在水介質(zhì)中。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些積聚的生物占據(jù)的體積可能與生物體數(shù)量相關(guān)聯(lián)?？梢灶A(yù)先使用校準過程，其可以包括確定生物體的（平均）單位體積和生物體的填充因子（即，當生物體聚集時未使用的體積的量，其取決于生物的形狀和變形性）。

因此，根據(jù)一個方面，提供了一種用于確定以封閉容器接收的具有生物體數(shù)量的樣品的相關(guān)聯(lián)感興趣變量的方法，所述封閉容器具有從封閉底部向上延伸的輪廓壁，所述方法包括以下步驟|：在所述容器中接收一定量的所述生物體的樣品，從而使得所述生物體積聚而形成從所述封閉底部延伸到所述輪廓壁的給定水平的生物體深度；使用相機，獲取接收在容器中的生物體樣品的圖像；測量所述圖像中對應(yīng)于所述生物體深度所延伸到的所述輪廓壁的給定水平的成像水平；和基于校準數(shù)據(jù)，確定與所述成像水平相關(guān)聯(lián)的所述生物體數(shù)量。

一種具體需要，涉及確定樣品的水生生物有關(guān)的感興趣變量，其中感興趣變量可以與水生生物的外觀相關(guān)。例如，生物體的顏色可以指示生物體的健康（例如，一些細菌，真菌和/或寄生蟲疾病改變生物體的顏色）。在另一個示例中，生物體的平均尺寸和/或尺寸分布可以是基于生物體的外觀確定的感興趣變量，并且更具體地通過例如測量樣品中生物體的尺寸來確定。因此，需要可用于自動確定樣品中的生物體相關(guān)聯(lián)的外觀相關(guān)變量的系統(tǒng)和方法。

根據(jù)一個方面，提供了一種用于確定與容器中接收的生物體樣品相關(guān)聯(lián)的外觀相關(guān)變量的方法，所述方法包括以下步驟：在容器中接收給定體積的生物體樣品；使用相對于所述容器的固定距離處的相機，獲取接收在所述容器中的生物體樣品的圖像；以及使用由所述相機拍攝的圖像，來確定與所述生物體相關(guān)聯(lián)的所述外觀相關(guān)的變量的值。

根據(jù)另一方面，已知校準如已公開的pct申請wo2012/083461中所述的系統(tǒng)，以允許隨后在接收的光量（接收光=發(fā)射光-衰減）和生物數(shù)量之間建立令人滿意的相關(guān)性。更具體地，校準可以包括確定生物量衰減關(guān)系（指示每個個體生物體吸收光量的關(guān)系），并且可能需要手動計數(shù)相對大量的生物體。因此，需要自動化確定與生物體相關(guān)聯(lián)的生物量衰減關(guān)系，這反過來又有助于自動化如已公開的pct申請wo2012/083461中描述的測光系統(tǒng)的校準。

根據(jù)一個方面，提供了一種確定與容器中接收的生物體樣品相關(guān)聯(lián)的生物量衰減關(guān)系的方法，所述方法包括以下步驟：在容器中接收給定體積的生物體樣品；使用相機，獲取接收在所述容器中的生物體樣品的圖像；使用所述圖像確定與所述樣品相關(guān)聯(lián)的生物體數(shù)量的值；同時具有預(yù)先確定生物體數(shù)量的樣品被接收在容器中；將初始強度的漫射光發(fā)射到所述樣品上；所述容器接收所述漫射光并且反射所述漫射光穿過所述樣品，從而所述樣品令所述初始強度衰減；測量所述漫射光的反射強度；以及將反射強度與樣品的生物體數(shù)量進行比較，以獲得生物量衰減關(guān)系。

有一種需要是對大量水生生物進行計數(shù)。例如，生產(chǎn)者有時需要對所生產(chǎn)的水生生物數(shù)量進行相對良好的估計，以便提供適量的飼料，從而在不浪費資源的情況下增加生長和存活率。一旦確定了正確量的飼料，下一個挑戰(zhàn)實際上在于向水生生物提供正確量的飼料，這也可能需要計數(shù)生物體，因為可以使用較小的活生物體（例如浮游生物）作為飼料。因此，需要可用于自動化計數(shù)樣品中的生物體的系統(tǒng)和方法。因此，為了適當?shù)毓芾硭a(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的生物體生產(chǎn)，需要計數(shù)大量的生物體。

根據(jù)一個方面，提供了一種確定與容器中接收的生物體樣品相關(guān)聯(lián)的感興趣變量的方法，所述方法包括以下步驟：在容器中接收給定體積的生物體樣品；使用相機，獲取接收在所述容器中的樣品的圖像；以及，使用所述圖像，確定與所述樣品相關(guān)聯(lián)的所述感興趣變量的值。

接收給定體積的步驟還可以包括：在容器中接收給定體積的生物體樣品，使得至少部分生物體具有與其他生物體的區(qū)別特征不重疊的區(qū)別特征，所述方法還包括以下步驟：在所述圖像中定位所述生物體的所述區(qū)別特征；其中所述確定與在所述容器中接收的所述體積相關(guān)聯(lián)的所述感興趣變量的值，是基于所述圖像中的所述定位的區(qū)別特征。

容器可以是具有從封閉底部向上延伸的輪廓壁和已知尺寸的封閉容器；其中所述接收還包括在所述容器中接收所述給定體積的樣品，使得所述生物彼此重疊以形成從所述封閉底部向上延伸到所述輪廓壁水平的生物體層，所述方法還包括以下步驟：：獲得與所述生物體相關(guān)聯(lián)的單位體積，所述圖像包括所述樣品和所述容器的內(nèi)部，由此所述圖像顯示所述生物體層所延伸到的輪廓壁水平，其中所述感興趣變量是所述生物體層體積；基于輪廓壁的高度和容器的已知尺寸，推斷容器內(nèi)的生物體層的體積；以及，基于所述生物體層的單位體積和推斷體積，確定與所述生物體層相關(guān)聯(lián)的生物體數(shù)量。

容器可以是具有入口、出口和在入口和出口之間的導管的開放容器，所述容器包括一定體積的生物體樣品，其進一步包括在入口處接收生物體樣品流，并且令所述樣品體積穿過所述導管朝向所述出口流動，所述樣品流使得至少部分生物體具有與所述流的其它生物體區(qū)別特征不重疊的區(qū)別特征；定位所述圖像中的生物體的區(qū)別特征，所述方法還包括以下步驟：基于所述定位的區(qū)別特征，確定與在所述容器中接收的體積相關(guān)聯(lián)的所述感興趣變量的值；并且其中，所述確定與在所述容器中接收的體積相關(guān)聯(lián)的所述感興趣變量的值，是基于所述圖像中被定位的區(qū)別特征。

根據(jù)另一方面，提供了一種用于確定與生物樣品相關(guān)聯(lián)的感興趣變量的值的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：用于接收樣品的容器；安裝到所述容器并具有朝向所述樣品定向的相機的結(jié)構(gòu)，用于獲取接收在所述容器中的樣品的圖像；以及，與所述相機通信的處理器，所述處理器與計算機可讀存儲器耦合，所述計算機可讀存儲器配置為存儲計算機可執(zhí)行指令，所述計算機可執(zhí)行指令當由所述處理器執(zhí)行時執(zhí)行以下步驟：使用圖像確定與所述樣品相關(guān)聯(lián)的感興趣變量的值。

根據(jù)另一方面，提供了一種用于確定與樣品相關(guān)聯(lián)的感興趣變量的方法，所述樣品被接收在容器中、并具有數(shù)個生物體，所述方法包括以下步驟：從相機獲取在容器中的樣品的圖像；以及，使用所述圖像確定與所述樣品相關(guān)聯(lián)的所述感興趣變量的值。

根據(jù)另一方面，提供了一種確定接收在容器中的樣品的體積的方法，所述方法包括以下步驟：在所述容器中接收所述樣品；從相機獲取在所述容器中接收的樣品的圖像；測量所述圖像中對應(yīng)于所述樣品在所述容器中的延伸水平的成像水平；使用所述成像水平和校準數(shù)據(jù)確定所述樣品的體積。

在閱讀本公開之后，本領(lǐng)域??技術(shù)人員將了解關(guān)于本發(fā)明中的改進的許多進一步特征及其組合。

附圖說明

在附圖中，

圖1a是根據(jù)實施例所述的用于確定魚樣品的感興趣變量的系統(tǒng)的示例，沿著縱向軸線截取的橫截面圖；

圖1b是沿根據(jù)實施例所述的圖1a所示系統(tǒng)的1b-1b截面截取的截面俯視圖。

圖1c是由根據(jù)實施例所述的圖1a所示系統(tǒng)獲取的圖像的示例。

圖2a是根據(jù)實施例所述的用于確定魚卵樣品的感興趣變量的系統(tǒng)的另一示例，沿著縱向軸線截取的橫截面圖；

圖2b是沿根據(jù)實施例所述的圖2a所示系統(tǒng)的截面2b-2b截取的橫截面俯視圖。

圖2c是由根據(jù)實施例所述的圖2a所示系統(tǒng)獲取的圖像的示例。

圖2d是沿根據(jù)實施例所述的圖2a所示系統(tǒng)的截面2d-2d截取的截面圖，其中示出了具有刻度的輪廓壁。

圖2e是由根據(jù)實施例所述的圖2c所示系統(tǒng)獲取的縮放圖像的示例，并且示出了圖2所示的圖像的放大部分。

圖3a是根據(jù)實施例所述的用于確定感興趣變量的具有相機和光發(fā)射器的系統(tǒng)的另一示例，沿著縱向軸線截取的橫截面圖。

圖3b是沿根據(jù)實施例所述的圖3a所示系統(tǒng)的3b-3b截面的截面俯視圖。

圖3c是由根據(jù)實施例所述的圖3a所示的系統(tǒng)獲取的圖像的示例。

圖4a是根據(jù)實施例所述的用于確定感興趣變量的值的系統(tǒng)的另一示例的斜視圖，其中該系統(tǒng)具有攝像機并且安裝到開口容器；

圖4b是根據(jù)實施例所述的用于確定感興趣變量的值的系統(tǒng)的另一示例的斜視圖，其中該系統(tǒng)具有沿著開口容器軸向間隔開的相機和光發(fā)射器；和

圖4c是根據(jù)實施例所述的用于確定感興趣變量的值的系統(tǒng)的另一示例的斜視圖，其中該系統(tǒng)沿著開放容器在給定軸向位置處具有相機和光發(fā)射器。

這些附圖描繪的示例性實施例僅用于說明目的，可以對這些示例性實施例做出變形、替代性配置、替代性部件和改進。

具體實施方式

本公開描述了用于確定與水生生物樣品有關(guān)的感興趣變量的值的方法和系統(tǒng)。根據(jù)情況和實施例，感興趣變量可以是數(shù)量、估計單位體積、生物量、感興趣的外觀相關(guān)變量，例如顏色、色素沉著或疾病的存在、深度、位置、體積、長度、寬度、面積和在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域中使用的其它感興趣變量。水生生物可以是魚、魚卵、浮游生物等，取決于應(yīng)用。應(yīng)當理解，盡管描述了特定實施例，但是最適合于確定與給定生物體相關(guān)聯(lián)的感興趣的給定變量的實施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。

圖1a-b示出了根據(jù)實施例所述的用于確定感興趣變量的值的系統(tǒng)100的示例，其簡稱為“系統(tǒng)”，涉及生物體104的樣品102。如圖所示，系統(tǒng)100具有容器106，可安裝到容器106的結(jié)構(gòu)108，和安裝到所述結(jié)構(gòu)并與處理模塊112有線或無線通信的一個（或多個）相機110。在所示示例中，容器106可以稱為封閉容器，這是由于其具有封閉底部114，輪廓壁116從該底部延伸。

更具體地，結(jié)構(gòu)108用于將相機110保持在離容器106的封閉底部114的給定距離d處。如圖1a所示，結(jié)構(gòu)108以蓋的形式提供，其可拆卸地連接到與封閉底部114相對的輪廓壁116的上端118。在一些實施例中，容器106和結(jié)構(gòu)108制為不透光的，以防止光進入容器106，從而避免例如環(huán)境光和系統(tǒng)之間的干擾。

相機110的位置使得，當容器106接收生物體104的樣品102時，相機110可以對樣品102或其一部分進行成像以供系統(tǒng)100進一步分析。換句話說，相機110具有朝向樣品102定向的視場120。如圖所示，圖1a中所示的系統(tǒng)100的視場120包括樣品102的整個頂表面122以及輪廓壁116的一部分124，如圖1c更清楚所示。在可選實施例中，視場120可以限于樣品的給定部分，如下面將進一步詳細描述的。

現(xiàn)在參考圖1a，處理模塊112通常具有處理器、存儲器和用于為需要電力的系統(tǒng)部件供電的電源。在一個實施例中，電源是獨立的電源，例如電池或太陽能板，從而向系統(tǒng)提供更大的移動性，例如通過使用電源線。存儲器可以存儲可讀指令，所述可讀指令當由處理器執(zhí)行時可以執(zhí)行用于根據(jù)圖像確定感興趣變量的值的步驟。

在該實施例中，處理模塊112用于定位圖像128中的生物體104的區(qū)別特征，并且基于生物體104的被定位的區(qū)別特征來確定感興趣變量的值。為了確定生物體104的區(qū)別特征令人滿意，生物體104分散在液體介質(zhì)126（例如水）層中，或不分散在液體介質(zhì)中。

如系統(tǒng)100的相機110拍攝的示例性圖像128所示，區(qū)別特征是生物體104的輪廓130，但是應(yīng)當理解，可選地，區(qū)別特征可以是眼睛、內(nèi)臟或任何合適的生物體104的解剖結(jié)構(gòu)成像特征特點。此外，該實施例也可用于魚卵或其他合適的海洋生物。

如圖1a-b所示的實施例中，液體介質(zhì)126的層具有相對于生物體104的尺寸129調(diào)節(jié)的深度127，尺寸129基本上平行于深度127。這種調(diào)節(jié)可以幫助防止或限制可以由相機110看到的生物體104之間的重疊量，從而能夠幫助以令人滿意的精度確定感興趣變量的值。在該具體實施例中，生物體104的尺寸129可以指代從相機110的角度測量的典型生物體104的厚度。換句話說，參考圖1a-b所示的實施例，尺寸129是生物體104的高度。在一個實施例中，深度127小于生物體104的尺寸129的約兩倍，優(yōu)選地小于生物體104的尺寸129的約1.5倍，并且更優(yōu)選地小于生物體104的尺寸129。

在樣品102的一些生物體104重疊的情況下，系統(tǒng)100可以特別用于診斷重疊的發(fā)生，并觸發(fā)警報和/或修改感興趣變量的值。例如，如果區(qū)別特征是輪廓，則系統(tǒng)100可以用于估計兩個重疊輪廓的可能組合，并且在圖像128中定位這樣的重疊輪廓。當重疊輪廓被定位時，可以相應(yīng)地修改感興趣變量的值。根據(jù)情況，這種修改還可以應(yīng)用于多于兩種重疊的生物體。

應(yīng)當理解，圖像128可以進行數(shù)字處理，以便增強其對比度，例如，從而允許區(qū)別特征130的更有效定位。例如，圖像128可以使用給定的強度閾值，使得圖像中任何強度低于給定強度閾值的像素被設(shè)置為黑色，且圖像中任何強度高于或等于給定強度閾值的像素被設(shè)置為白色。在替換實施例中，圖像128還在不同部分進行分割，由此圖像分割成多個段，這有助于系統(tǒng)100分析圖像128。還應(yīng)理解，可以使用其他圖像處理技術(shù)。

根據(jù)構(gòu)思，盡管在圖1c中僅示出一個圖像128，也仍可以使用樣品的多個圖像來確定感興趣變量。例如，圖像可以由單個相機拍攝，或者由多個相機拍攝。在使用多個相機的情況下，相應(yīng)的視場可以不同，這可以允許避免使用例如更昂貴的變焦。在一些實施例中，可以以時間順序獲取圖像，以便隨時間監(jiān)視感興趣變量的值，或平均所述值以獲得感興趣變量的平均值。例如，當利用放大鏡單獨地分析小型移動生物體以便確定諸如長度等特征時，拍攝多個圖像且同時允許生物體在圖像之間移動，從不同的單獨圖像確定的長度取平均以確定平均長度，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計有效性方面的更大滿意度。

在另一個實施例中，系統(tǒng)100可以用于確定另一個感興趣變量，例如生物體的尺寸、深度、長度或單位體積。在這樣的實施例中，系統(tǒng)100在空間中參考圖像128，并且參考容器106的已知尺寸、相機110的已知視場120，以及相機110相對于容器106間隔的已知距離d，從而可以使用圖像128來估計一個生物體104的尺寸和/或體積。

更具體地，可以針對相機110和生物體104（例如，封閉底部114）之間的特定距離優(yōu)化相機110的焦距，使得圖像128的清晰度可以根據(jù)生物體104相對于相機110的距離而變化。因此，通過量化圖像的清晰度，可以估計生物體深度的相關(guān)信息。

現(xiàn)在參考圖2a-b，如圖所示為根據(jù)實施例所述的用于確定感興趣變量的值的系統(tǒng)200。在該具體實施例中，通過將校準數(shù)據(jù)與計算機視覺相關(guān)聯(lián)來確定感興趣變量（生物體204的數(shù)量）的值。更具體地，在該示例中，系統(tǒng)200與沒有液體介質(zhì)的魚卵樣品202一起使用。生物體204被接收在封閉容器206中，并且其位置使得生物體204積聚?！胺e聚生物體”204可以是在重力作用下彼此堆疊并收集在容器中的多個生物體，占據(jù)從封閉底部214向上延伸到輪廓壁216的水平l的生物體體積232。積聚生物體204占據(jù)的體積232可以包括顯著量的空白空間，這取決于生物體的形狀和可壓縮性/可變形性，或者僅包括可忽略量的空間。如下面將詳細描述的，如果空白空間量顯著，則可以使用填充因子來確定生物體數(shù)量與作為空白空間量的體積之間的關(guān)系。

系統(tǒng)200用于使用諸如圖2c所示的圖像228，來測量生物體204的體積232所達到的輪廓壁216的水平l。更具體地，水平l的確定，可以是通過在圖像228中，測量由分隔生物體深度的成像邊緣234的多個像素和相機視場220中的參考點所給出的成像水平li。所述參考點可以是例如視場220的邊緣，或另一個參考點。一旦確定了成像水平li，就可以使用校準數(shù)據(jù)將其與樣品的生物體204的數(shù)量相關(guān)聯(lián)。

在一個實施例中，校準數(shù)據(jù)將成像水平li與生物體204的數(shù)量相關(guān)聯(lián)。這樣的校準數(shù)據(jù)可以通過執(zhí)行校準過程來獲得，該校準過程可以包括例如將已知數(shù)量nj的生物體204放置在容器中，獲取校準圖像，并使用校準圖像來測量輪廓壁216的對應(yīng)成像水平li，j。通過至少再重復一次這些步驟，可以獲得針對給定系統(tǒng)200（例如，對于給定容器206）的校準數(shù)據(jù)，在本例中校準數(shù)據(jù)的形式為關(guān)系nj=f（li，j）。因此，系統(tǒng)200可以通過將被認為與水平l成比例的成像水平li與生物體204的數(shù)量相關(guān)聯(lián)，來確定樣品202中的生物體204的數(shù)量。校準數(shù)據(jù)還可以以其他合適的形式提供，如將在下面描述。

在另一個實施例中，系統(tǒng)200配置為，使用包括容器206的已知尺寸以及與每個生物體204相關(guān)聯(lián)的單位體積的校準數(shù)據(jù)，來確定生物體204的數(shù)量。在該實施例中，系統(tǒng)200配置為確定圖像228中的成像水平li，并且基于成像水平li和容器205的已知尺寸，推斷所積聚生物體204的體積232的值。一旦推斷了聚集生物體204的體積232的值，則系統(tǒng)200可以通過將校準數(shù)據(jù)的單位體積與從圖像228推斷的聚集生物體204的體積的值相關(guān)聯(lián)，來確定生物體204的數(shù)量。

應(yīng)當注意，系統(tǒng)200使用的校準數(shù)據(jù)可以包括與給定類型的聚集生物體204相關(guān)聯(lián)的填充因子，即生物體204之間的估計空白量。例如，魚卵通?；旧鲜乔蛐危淇梢跃哂胁煌奶畛湟蜃?，取決于它們是以面心立方（fcc）方式還是六方密堆積（hcp）方式聚集。因此，系統(tǒng)200可以基于填充因子修改生物體204的數(shù)量，其通?？梢允股矬w204的數(shù)量向下降低一定程度。根據(jù)生物體204及其幾何形狀，在確定生物體204的數(shù)量時可以忽略考慮填充因子。在可選實施例中，宜為考慮生物體204的填充因子。在另一個實施例中，生物體204之間的空白可以用液體介質(zhì)填充。在該具體實施例中，當液體介質(zhì)量大于樣品在沒有液體介質(zhì)時將具有的樣品空白量，則可以修改填充因子。

此外，校準數(shù)據(jù)包括與生物體204相關(guān)聯(lián)的變形因子。在一個實施例中，變形因子可以導致填充因子作為水平l的函數(shù)而變化。例如，當與生物體204相關(guān)聯(lián)的變形因子顯著時，更接近封閉底部214的生物體204的填充因子可能高于更接近頂部表面222的生物體的填充因子。因此，當認為生物體204的可變形性可能影響樣品202中存在的生物體204的數(shù)量的確定時，可以通過變形因子修改由系統(tǒng)200確定的生物體204的數(shù)量。在另一個實施例中，當與生物體204相關(guān)聯(lián)的變形因子較低時，填充因子在整個樣品202中可以相對恒定。

在另一實施例中，如圖2d所示，輪廓壁216具有漸變輪廓部分231，以幫助使用圖像228將像素距離lp轉(zhuǎn)換為水平l。

在又一實施例中，系統(tǒng)100和200可以用于使用由相機拍攝的圖像，來確定感興趣的外觀相關(guān)變量。感興趣的外觀相關(guān)變量可以包括顏色分布、色素沉著分布、尺寸分布、缺陷（例如寄生蟲、疾?。┑拇嬖?，和任何有用的信息。基于這種感興趣的外觀相關(guān)變量，系統(tǒng)100和200可以將一種狀態(tài)與樣品的一個或多個生物體相關(guān)聯(lián)。例如，生物體204的顏色可以幫助確定生物體204是否健康（細菌、真菌和/或寄生蟲相關(guān)疾病的存在），這可能是有用的。此外，在另一個實施例中，通過例如整體分析樣品202或分析樣品202的每個個體生物體204來確定生物體204的樣品202的感興趣的外觀相關(guān)變量，可能是有用的。因此，使用存在于單個圖像中的多個生物體，來平均與生物體204相關(guān)聯(lián)的感興趣的外觀相關(guān)變量，也是有用的。在該實施例中，維持用于成像目的的樣品照明，以使圖像彼此具有可比性。在樣品包括液體介質(zhì)的情況下，該實施例可以用于確定液體介質(zhì)相關(guān)的感興趣變量的值。

為了進一步確定感興趣的外觀相關(guān)變量，系統(tǒng)200可以具有限于樣品102頂表面給定部分的視場220。如圖2e所示，可以縮小視場，從而獲得放大圖像238。在感興趣變量是生物體數(shù)量、生物體估計單位體積以及生物體204任何與外觀相關(guān)的相關(guān)聯(lián)的感興趣變量等的實施例中，根據(jù)情況，即使生物體之間存在重疊量，系統(tǒng)200配置為利用這種放大圖像238增加感興趣變量的值的分辨率。根據(jù)實施例，可以將視場設(shè)置為樣品的相對小的部分（例如5％），以便增加分辨率。例如，圖2e的放大圖像238示出了幾種生物體204，其中生物體204'具有不同的顏色，這可以指示生物體204具有特定的疾病或不同的成熟度。

可選地，可以使用類似的方法來確定液體或半液體樣品（與具有很少或沒有液體介質(zhì)的積聚生物體的樣品相反）的體積?？蛇x地，可以使用立體視覺來獲得3d圖像?？杖萜鞯?d圖像可以用于確定用于校準的容器底部形狀，并且可以將具有生物樣品的容器的3d圖像與空容器的圖像進行比較，以確定樣品體積，該樣品體積又可以與一定量的生物體相關(guān)聯(lián)。在一些實施例中，相機可以非常簡單以降低成本，并且例如可以提供為沒有變焦能力。

圖3a-b示出了用于使用計算機視覺和光度測定來確定生物體304的樣品302的感興趣變量的值的系統(tǒng)300的另一示例。除了相機310之外，系統(tǒng)300還具有朝向容器306并朝向樣品302定向的光發(fā)射器340，以及光檢測器342。在所示實施例中，除了相機310之外，光發(fā)射器340和光檢測器342安裝到蓋308，在距離封閉底部314的距離d處。在一個可選實施例中，例如，相機可以用作光檢測器342，而不是作為單獨的部件。

當使用諸如在公開的pct申請wo2012/083461中描述的系統(tǒng)時，感興趣變量的值的確定，需要漫射光的接收強度量和生物質(zhì)衰減關(guān)系之間的相關(guān)性。實際上，對于具有給定反射表面（例如，白色壁和容器底部）的給定系統(tǒng)，且其中在給定液體（例如具有給定衰減因子的水）中測試或單獨測試（在沒有液體的積聚關(guān)系中（例如卵））樣品的生物體（生物質(zhì)），影響反射光衰減的唯一剩余變量是生物質(zhì)的存在，因此衰減關(guān)系可以簡化為生物質(zhì)衰減關(guān)系。為了便于理解，注意生物量衰減關(guān)系通常是以“每數(shù)量生物體吸收的能量數(shù)量”為單位的函數(shù)。因此，為了確定生物量衰減關(guān)系，必須測量樣品的生物體所吸收的能量數(shù)量，將該能量數(shù)量除以該樣品中存在的生物體的總量（通常手動計算），然后對于其中具有不同生物體數(shù)量的給定數(shù)量樣品，重復這些步驟。因此，使用生物體數(shù)量（由計算機視覺確定）和生物體304吸收的能量（由光度測定確定），可以確定生物量衰減關(guān)系。在可選實施例中，可以執(zhí)行更復雜的校準形式，以考慮更普遍的衰減關(guān)系的其它變量，例如壁和液體介質(zhì)導致的衰減的校準。

如圖3a-b所示，系統(tǒng)300將計算機視覺與光度測量結(jié)合，從而避免了在確定生物體304的生物量衰減關(guān)系時對生物體304的手動計數(shù)。因此，可以在校準過程之后獲得生物量衰減系數(shù)，該校準過程包括以下步驟：在容器306中接收生物體304的樣品，使用計算機視覺確定樣品的生物體304的數(shù)量的值，測量由容器306內(nèi)的生物體304吸收的能量數(shù)量，并且將吸收的能量數(shù)量除以所確定的樣品的生物體304的數(shù)量的值。通常，所述接收、確定、測量和除法步驟執(zhí)行一次以上，以便提供具有多個生物質(zhì)衰減系數(shù)的生物質(zhì)衰減關(guān)系。在生物質(zhì)衰減關(guān)系與生物體304的數(shù)量成正比的特定情況下，只有一個生物量衰減系數(shù)（即，線y=m*x+b的斜率m，其中b=0）即可足以用于使用生物量衰減系數(shù)來確定給定樣品的生物量。

在一個實施例中，測量生物體吸收的能量數(shù)量需要一個參考過程，以便將生物體實際吸收的能量數(shù)量從可被容器和/或液體介質(zhì)（如果有的話）吸收的能量數(shù)量分離。對于生物量衰減關(guān)系的每個生物量衰減系數(shù)，系統(tǒng)300可以用于朝向沒有生物體的參考容器發(fā)射初始強度的漫射光（為了正確參考，在樣品包括生物體和液體介質(zhì)兩者的情況下，沒有生物體的參考容器可以包含液體介質(zhì)），并且測量僅由參考容器（以及液體介質(zhì)，如果有的話）反射的漫射光的反射強度。然后，系統(tǒng)300可以用于朝包含生物體304的樣品302的容器306發(fā)射初始強度的漫射光，并且測量由容器和樣品反射的漫射光的反射強度。通過比較漫射光的初始強度，由參考容器反射的漫射光的強度，和由容器和樣品反射的漫射光的反射強度，可以確定生物體304單獨吸收的能量數(shù)量。在可選實施例中，可以使用其他合適的參考過程。

如上所述，在使用計算機視覺確定與生物體304相關(guān)聯(lián)的生物量衰減關(guān)系后，可以使用光度測定來提供生物體304的數(shù)量的值。在可選實施例中，優(yōu)選地，可以確定含有不同數(shù)量的生物體304的多個樣品的生物量衰減系數(shù)，以便獲得具有統(tǒng)計代表性的生物量衰減關(guān)系。在另一個實施例中，一旦使用計算機視覺和光度測定的組合充分地確定了生物量衰減關(guān)系，則使用光度測定來確定感興趣變量的值，因其通常比計算機視覺消耗功率更低。

應(yīng)當理解，對于使用光度測定的實施例，以及可能對于使用計算機視覺的實施例，容器306和/或蓋308通常由不透明的材料制成，用于防止外部光干擾容器內(nèi)部的照明。此外，材料選擇為反射性的，使得漫射光在容器306上的反射增加。容器306和/或蓋308因此可以由不透明的白色聚合物制成。在圖3a所示的實施例中，樣品接收在反射板344中，以便增加系統(tǒng)300的分辨率。

再如圖3a所示，系統(tǒng)300的蓋308上具有用戶接口346。用戶接口346通常以觸摸屏的形式提供，其可用于例如對處理模塊312進行編程，以及顯示感興趣變量的值。系統(tǒng)300還具有用于將數(shù)據(jù)或電力輸入和輸出系統(tǒng)300的通信端口和電源插座348。

圖4a-c示出了用于確定感興趣變量的值的系統(tǒng)400的不同實施例。在這些實施例中，容器以開口容器406的形式提供，開口容器406具有入口450、出口452和在它們之間的導管454（例如管狀導管）。因此，可以提供生物體404的樣品流，使得生物體404沿著給定方向d從入口450朝向出口452流動，同時確定感興趣變量的值。

在這些實施例中，所述流的深度427相對于所述生物體404相關(guān)聯(lián)的尺寸429進行選擇（相對于相機410的視點），以便限制或防止生物體404在視場420中發(fā)生重疊。尺寸429基本上平行于深度427，使得在圖4a-c所示的實施例中，尺寸429對應(yīng)于典型的生物體404的高度。注意，在可選實施例中，相機410的位置可以沿垂直于圖4a頁面的軸對生物體404成像，例如，使得相關(guān)聯(lián)生物體的尺寸429是典型生物體404的厚度。在一個實施例中，深度427小于生物體404的尺寸429的約兩倍，優(yōu)選為小于生物體404的尺寸429的約1.5倍，更優(yōu)選地小于生物體404的尺寸429。

現(xiàn)在參考圖4a，系統(tǒng)400具有容納在結(jié)構(gòu)408中的相機410和處理模塊412，該結(jié)構(gòu)408又經(jīng)由透明窗口456氣密地固定到導管454，使得相機410的視場420穿過窗口456，以在生物體404流動時對生物體404成像。相機410定位在沿導管454的軸向位置。為了更好的準確性，限制樣品402的生物體404之間的重疊量。換句話說，由相機410成像的體積的生物體密度保持較低。

圖4b示出了可以使用計算機視覺以及光度測定的系統(tǒng)400'。實際上，結(jié)構(gòu)408具有安裝在沿導管454的兩個不同軸向位置處的攝像機410和光發(fā)射器440。使用上述方法，系統(tǒng)400'可以用于確定生物體404的樣品402的生物量衰減關(guān)系。更具體地，在一個實施例中，構(gòu)思了：圖像的獲取和反射強度的獲取，由計時器基于間隔距離d1（相機410和光發(fā)射器440之間的距離）和生物體沿導管454的線性速度v進行延遲。這樣的計時器有助于確定給定體積的樣品的感興趣變量的值。

圖4c示出了也可以使用計算機視覺和光度測定的系統(tǒng)400’’。在該實施例中，導管454具有開口458，其中相機410、光發(fā)射器440和/或光檢測器442通過開口458在導管454內(nèi)部密封地伸出。在本實施例中，相機410、發(fā)射器440和光檢測器442是防水的。如圖所示，結(jié)構(gòu)408密封地保持流中的組分，同時保持處理模塊412干燥。在一個實施例中，系統(tǒng)400’’可以具有再循環(huán)泵455，該再循環(huán)泵455可以連接在入口450和出口452之間，用于使生物體404的樣品402穿過開口容器406再循環(huán)。

應(yīng)當理解，上述及圖示示例僅是示例性的。例如，本文描述的方法和系統(tǒng)可以用于確定關(guān)于包含甲殼動物、軟體動物和水生植物的樣品的變量或感興趣的值。在可選實施例中，可以使用諸如透鏡和濾光器等光學部件的組合，來根據(jù)研究的生物體類型來優(yōu)化圖像的分辨率。應(yīng)當理解，系統(tǒng)可以使用不同波長的照明，不同類型的合適波長濾光器，和不同的偏振濾光器。此外，應(yīng)注意，開口容器不限于僅開口于入口和出口，它也可沿開口容器（例如河流等）的縱向軸線打開?！跋鄼C”這一表述通常用于指代可以獲取和記錄視覺圖像的設(shè)備。在一些實施例中，例如，相機可以是具有數(shù)字相機芯片的裝置，該相機裝置具有非常簡單的光學器件，并且避免使用變焦鏡頭；在其他實施例中，相機可以包括變焦鏡頭，而在另一些實施例中，相機可以是例如以激光掃描儀的形式提供。在上述大多數(shù)實施例中，相機獲得的是2d圖像，但是注意，在可選實施例中，相機可以獲取3d圖像。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求所述。