凱視邁3D數(shù)碼顯微鏡在昆蟲種類鑒定中的應用

昆蟲是無脊椎動物中的節(jié)肢動物門昆蟲綱動物的總稱，種類繁多、形態(tài)各異，是地球上數(shù)量最多的動物群體，其分布面也很廣，對農業(yè)生產和人類健康造成重大影響。近年來，隨著中國對外貿易的不斷發(fā)展，中國在大量進口的木材、糧食等高風險商品中截獲的昆蟲種類和數(shù)量逐年提高，對中國的林業(yè)安全、農業(yè)安全和生態(tài)環(huán)境構成極大威脅。

為維護生物安全，海關對截獲的外來有害生物需進行分類鑒定，以確定其危害程度和防控措施。凱視邁3D數(shù)碼顯微鏡應用于昆蟲種類鑒定工作中，能夠實現(xiàn)多方位觀察與拍攝、深度合成清晰成像以及獲得整體圖像，還可以觀察到肉眼無法直接看到的微觀形態(tài)特征，具有非常好的應用前景。

凱視邁3D數(shù)碼顯微鏡的主要功能

多方位觀察與拍攝

常規(guī)體視顯微鏡的鏡臂與載物臺為固定式，用戶只能以俯視視角觀察或拍攝視野范圍內昆蟲標本的部分形態(tài)特征。若要觀察或拍攝其他部位，只能不斷移動昆蟲標本，非常影響工作效率。

凱視邁3D數(shù)碼顯微鏡的對焦Z軸與XY軸載物臺可在±90°范圍內無級調整角度。用戶可以360°地觀察昆蟲標本的全部表面形貌。這極大地避免了在高倍率下移動樣品帶來的諸多困擾，不僅降低了昆蟲標本損壞的概率，還大大提高了觀察效率。通過旋轉Z軸支架與XY軸載物臺中央圓板，獲得鋸粉蝶尾部多方位拍攝圖像，如圖1所示。

 圖1-1鋸粉蝶尾部俯視圖

圖1-2鋸粉蝶尾部俯視圖（Z軸左傾30°）

 圖1-3鋸粉蝶尾部俯視圖（圓板旋轉90°）

更精細的深度合成

常規(guī)體視顯微鏡進行觀察或拍攝時，往往會由于昆蟲標本身體各個部位并不處于同一焦面，不能針對整體進行對焦（例如蝴蝶的身體凸出，尤其是表面絨毛，但是翅膀處于較低位置），而無法獲得整體均清晰的觀察效果和圖象。

凱視邁3D數(shù)碼顯微鏡擁有深度合成功能，成像模組在Z軸方向上連續(xù)拍攝，結合自主研發(fā)的DS圖像算法，將多張圖像的合焦區(qū)域進行融合，獲得昆蟲標本的整體清晰圖像。且與傳統(tǒng)的等時間間隔拍攝方式不同，凱視邁3D數(shù)碼顯微鏡采用等間距拍攝，由高分辨率光柵尺控制，Z軸分辨率可達100nm，再細微的昆蟲標本表面微觀結構亦可完好還原。

未使用深度合成功能時，所拍攝圖像如圖2-1與2-2所示，圖2-1中對焦部位為身體，所以身體表面的絨毛與微觀結構清晰可見，但處于較低焦面的且未全部對焦的翅膀部位則非常模糊；反觀圖2-2中對焦部位為翅膀，身體部位則變得模糊。使用深度合成功能后，整個拍攝區(qū)域（身體與翅膀）內蝴蝶表面的微觀結構均可清晰顯示且高度還原真實立體效果。

     圖2-1木蘭青鳳蝶局部對焦圖（僅身體）       

    圖2-2木蘭青鳳蝶局部對焦圖（僅翅膀）

 高倍率下圖像拼接

常規(guī)體視顯微鏡對昆蟲標本進行觀察和拍攝，在低放大倍率下，通常能夠獲得其整體圖像，若需要獲得更高清晰度的圖像，通常由于昆蟲標本過大，超過高放大倍率的視場，而無法獲得昆蟲標本的整體圖像，只能獲得其局部圖像；

凱視邁3D數(shù)碼顯微鏡則能在高放大倍率下，通過圖像拼接功能拍攝更大視野范圍的整體圖像，可實現(xiàn)的最大圖像拼接尺寸為70000（H）×70000（V）像素。僅需一鍵操作，凱視邁3D數(shù)碼顯微鏡即可按照預定軌跡運動并連續(xù)進行拍攝與同步拼接，結合自動矯正功能，可消除拼接帶來的光學畸變與圖像錯位。高放大倍率下的美眼峽蝶只可觀察局部，圖象拼接后可觀察全貌，如圖3所示。

     圖3-1美眼峽蝶局部圖（圖像拼接前）

    圖3-2美眼峽蝶整體圖（圖像拼接后）

更高倍率局部特寫

常規(guī)體視顯微鏡對昆蟲標本進行觀察和拍攝時，受限于光學鏡頭與成像原理，放大倍率有限，成像效果不佳。

凱視邁3D數(shù)碼顯微鏡采用模塊化設計的鏡頭，可根據(jù)觀察需要自由組合，且依托優(yōu)異的圖像處理算法（位置倍率補正、防抖圖像修正、自動邊緣檢測、智能高精度焦點修正3D合成），高放大倍率下的傳統(tǒng)問題迎刃而解。不同放大倍率下的鋸粉蝶翅膀局部圖及特寫，如圖4所示。

圖4-1鋸粉蝶翅膀局部圖（放大倍率20X）

 圖4-3鋸粉蝶翅膀局部特寫（放大倍率2000X）

凱視邁3D數(shù)碼顯微鏡應用于外來有害生物的分類鑒定，不僅可以滿足海關對于昆蟲檢疫的實際需求，大幅提升工作效率與進口貨物通關速度，還可根據(jù)其危害程度迅速采取防控措施，維護生物安全。