Forschungsprojekt

Unterwassermikroskop

Projektlaufzeit

2022

Rolle und Beitrag

Hardware- & Software-Mitentwickler (40 % Projektanteil)

Eingesetzte Technologien und Kompetenzen

Schaltungsdesign & -entwicklung
Linux-Softwareentwicklung (C, Python)
Hardware-Integration & Elektroinstallation

Einführung

Ziel des Systems ist die In-situ-Überwachung von Plankton, um aufwändige Wasserprobenentnahmen und den Transport ins Labor zu vermeiden. Um Bewegungsunschärfe durch Wasserströmungen und die Eigenbewegung des Planktons zu verhindern, war eine Hochgeschwindigkeitsbildgebung erforderlich.

Als Lösung implementierte ich ein stroboskopisches Xenon-Blitzsystem zur momentanen Ausleuchtung, synchronisiert mit einer Global-Shutter-Kamera. Zusätzlich integrierte ich einen mechanischen Strömungsblockierer (angetrieben durch Servomotoren), der den Wasserfluss während der Aufnahme kurzzeitig stoppt, um maximale Bildschärfe zu gewährleisten.

Technische Umsetzung

Ich entwickelte die Treiberschaltung für den Xenon-Blitz und verband diese direkt mit einem Raspberry Pi. Die von mir programmierte Linux-Anwendung steuert nicht nur den Kameraverschluss, sondern synchronisiert diesen präzise mit der Xenon-Blitzauslösung.

Das entwickelte System wurde erfolgreich vor der Küste von Gyeongju (Südkorea) installiert und erfasste Tausende von Planktonbildern. Diese Daten wurden anschließend mithilfe des YOLO-Algorithmus analysiert, um die Planktonarten zu klassifizieren.

Hardware-Prototyping für das Unterwassermikroskop (Sep. 2022)

Hardware-Test des Unterwassermikroskops im Wassertank (Nov. 2022)

Feldeinsatz im Meer (Nov. 2022)

Mikroskopische Aufnahme von Plankton (Größe: 40,1 µm) (Nov. 2022)