一、 產品介紹
Algapro 是基于人工智能的藻類自動智能識別計數系統,顛覆傳統藻類監測方法。通過深度學習算法和的自動化系統的集成,結合知識,Algapro 打破藻類識別對人力資源的依賴,將藻類從繁瑣費力的顯微鏡檢中解放出來,為實現大規模、高頻率的藻類監測和水生態在線監測奠定了基石。Algapro同時提高了藻類識別和計數的準確性、性和效率。Algapro 21E是Algapro系列中的精華版。
二、 產品功能
?高速實時智能鑒定,一個樣本可20-30分鐘檢測完成 |
?獲得精確到屬種的藻密度分布數據 |
?融合深度神經網絡技術與知識的全新算法,識別可信度全面超越市面現有產品 |
?超強景深,多聚焦自動掃描高倍顯微圖像,閉環運動控制 |
?8路樣本自動批量檢測 |
?多微流道顯微觀測卡匣 |
?藻密度檢測結果與人工檢測比較,檢測誤差控制在30%以內,后續隨著數據庫的不斷完善,檢測誤差可進一步縮小 |
?具備原始樣本直接檢測能力,節省前處理步驟和時間 |
?600萬像素高感光靈敏度相機 |
?軟件界面功能完善,操作簡單方便 |
?集成化的控制系統與樣本加載模塊 |
?統計輸出與數據存儲 |
?自主知識產權,多項專利保護 |
三、 工作原理
浮游藻類智能監測系統深度融合了深度神經網絡特征和知識輔助建立的人工特征檢測方法,并以代表性藻種為基礎,構建了藻類識別模型進行藻類智能識別,在進樣、成像、智能識別、分析統計等流程方面實現自動化,浮游藻類的種類、比例、藻密度等多指標可自動分析輸出,實現浮游藻類監測全過程自動化。Algapro 21E為一體式設備,集成了數據顯微影像自動掃描系統、智能識別軟件等。
(1)顯微鏡選擇知名品牌,可實現400倍下多個焦平面的連續自動掃描拍攝功能,并生成待觀測樣本的清晰影像。
(2)采用高精度閉環控制電機平臺,通過IP和端口號控制實現顯微鏡的自動化控制,顯微鏡平臺可自動出片、進片以及歸位,保證顯微平臺X/Y/Z軸按照選定的速度和步長移動,也可以單獨或者兩兩組合移動,且移動速度與步長與指令。
(3)顯微鏡可自動對焦,實現400倍下的掃描成像及圖像自動存儲。
(4)能夠設置掃描結果保存路徑,點擊開始掃描按鈕,即可按設置情況進行掃描,且掃描結果保存的路徑與設置;
(5)拍攝或識別出的藻類種類和個數信息可自動存儲;可實現存儲結果的查閱功能。
(6)智能識別系統識別范圍為常見的40屬(種)以上常見藻類。通過對大量藻類樣本進行標記學習,形成數據庫。
(7)智能識別系統采用深度學習框架,具備智能學習功能,后續隨著數據庫的不斷完善,準確率可進一步提升。
(8)檢測方法采用《內陸水域浮游植物監測技術規程》(SL733-2016)中的視野法檢測,通過整合拍攝到的全部焦平面視野中的圖像,圍繞識別出的藻類圖像繪制邊界框,進行個體識別與統計。
(9)藻密度檢測結果與人工檢測比較,藻密度檢測誤差控制在30%以內,后續隨著數據庫的不斷完善,檢測誤差可進一步縮小。
四、 產品技術規格
型號 |
Algapro 21E |
功率 |
220~240VAC, 300W |
尺寸 |
60 × 60 × 95 cm |
工作環境 |
室內 溫度:0~40攝氏度 濕度:小于90% |
計算機 |
Core i9處理器,RX2060顯示卡,32GB內存,1TB硬盤 |
攝像頭 |
630萬像素 1/1.8” CMOS |
顯微鏡 |
400倍光學顯微鏡 |
觀測卡匣 |
8通道流道式 |
卡匣單流道體積 |
0.1-0.5ml |
對焦方式 |
自動對焦,多焦平面拍攝 |
重復性誤差 |
小于5% |
進樣方式 |
手動進樣8路樣本后無需人工干預 |
掃描方式 |
XYZ微步進電機及閉環控制,自動掃描 |
分辨率 |
0.12μm/pixel |
單流道識別視野數 |
手動設置/自適應 |
識別方式 |
融合深度神經網絡和知識輔助的藻類自動識別 |
檢測范圍 |
105-1010 cells/L |
報表數據 |
生物量 藻密度 比例 優勢種 |
計數方法 |
實時掃描+細胞計數 |
檢測可信度 |
實時顯示單細胞檢測準確度 |
五、 核心參數:
1. 掃描方式:顯微平臺在X/Y/Z軸方向微米級運動及閉環運動控制,可實現連續自動掃描高倍顯微圖像;
2. 對焦方式:顯微鏡自動對焦,多景深連續自動掃描,融合不同焦平面,解決藻細胞分布在不同液層造成的局部模糊問題,獲取全景深、高清晰藻細胞圖像。
3. 鑒別方式:融合深度神經網絡和知識輔助的藻類自動識別,在實驗員沒有藻類知識的情況下應能獨立完成儀器操作并獲取數據;
4. 樣本卡夾:8通道流道式觀測卡夾,注入樣本后可一鍵檢測,不需要再人工干預;
5. 識別種類:至少能自動識別40種以上常見的藻類,并可針對當地浮游藻類的特點,擴展需要識別的藻類;
6. 檢測數據:自動獲取精確到屬的藻密度分布數據,包括藻類名稱,當前藻數量,藻數量占比,藻類細胞密度,生物量,以及樣本的總密度,生物量等數據;
7. 檢測可信度:在檢測過程中實時顯示單細胞檢測準確度;
8. 識別視野數:系統有自適應和設置固定視野數兩種模式可供選擇,自適應即系統自行判斷檢測數據穩定所需要識別的視野數;
9. 數據查詢:可通過檢測時間,樣本名稱搜索和導出所需要的數據;
10. 儀器的重復性標準相對誤差小于5%;
11. 檢測范圍105-1010 cells/L;
12. 在濃為/個/升范圍內,儀器的檢測結果對數與理論結果的線性對數的線性相關系數 大于0.95。
六、 ??烁∮卧孱愔悄鼙O測系統的優勢:
1. 鑒別方式:融合深度神經網絡技術與知識的全新算法,識別準確率超越市面上現有產品。
2. 自動智能識別:實現了多路藻類樣本的聚焦、拍攝、識別及計數,能在無人值守的條件下,一次完成8路藻類樣本的種類、比例、藻密度、生物量等多指標自動分析輸出。
3. 進樣方式: 8通道流道式觀測卡夾,注入樣本后可一鍵檢測,不需要再人工干預。
4. 掃描及對焦方式:顯微平臺在X/Y/Z軸方向微米級運動及閉環運動控制,可實現連續自動掃描高倍顯微圖像。顯微鏡自動對焦,多景深連續自動掃描,融合不同焦平面,解決藻細胞分布在不同液層造成的局部模糊問題,獲取全景深、高清晰藻細胞圖像。
5. 數據庫:至少能自動識別40種以上常見的藻類,依托的藻類樣本數據及樣本標準能力,數據庫還在不斷擴充,預計2021年底可達到70種,并可針對當地浮游藻類的特別,擴展需要識別的藻類。
目前可識別的藻類如下表:
藍藻門 |
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 |