近距光学检测在微藻密度测量中的研究进展

张乔杨; 陈海韵; 张珉杰; 章廓廓; 胡章喜; 李峰; 肖华

doi:10.37188/OPE.20263407.1068

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近距光学检测在微藻密度测量中的研究进展

现代应用光学 | 更新时间：2026-04-10

- 近距光学检测在微藻密度测量中的研究进展
- Research progress in short-range optical detection for microalgal density measurement
- 光学精密工程 2026年34卷第7期页码：1068-1086
- 作者机构：
  
  1.广东海洋大学数学与计算机学院，广东湛江 524088
  2.广东海洋大学电子与信息工程学院，广东湛江 524088
  3.香港中文大学（深圳）人工智能与机器人研究院，广东深圳 518172
  4.广东海洋大学水产学院，广东湛江 524088
  5.新加坡科技研究局材料研究与工程研究所，新加坡 138634
- 作者简介：
  
  [ "张乔杨（2003-），男，广东揭阳人，主要从事数据处理及图像处理领域的研究与应用。E-mail： qiaoyang@stu.gdou.edu.cn" ]
  [ "肖华（1989-），女，湖南邵阳人，副教授，2020年于香港城市大学获得博士学位，主要从事光学测量、水下可见光通信、纳米发光器件等方面的研究。E-mail： oliviaxh@gdou.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(62304054;62204107);深圳市低空经济项目经理人制专项资助项目(Z25306101)
- DOI：10.37188/OPE.20263407.1068
  中图分类号： O482.31
- CSTR：32169.14.OPE.20263407.1068
- 收稿：2025-12-18，
  
  修回：2026-01-07，
  
  纸质出版：2026-04-10
- 稿件说明：
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张乔杨,陈海韵,张珉杰等.近距光学检测在微藻密度测量中的研究进展[J].光学精密工程,2026,34(07):1068-1086.

ZHANG Qiaoyang,CHEN Haiyun,ZHANG Minjie,et al.Research progress in short-range optical detection for microalgal density measurement[J].Optics and Precision Engineering,2026,34(07):1068-1086.
张乔杨,陈海韵,张珉杰等.近距光学检测在微藻密度测量中的研究进展[J].光学精密工程,2026,34(07):1068-1086. DOI： 10.37188/OPE.20263407.1068. CSTR： 32169.14.OPE.20263407.1068.

ZHANG Qiaoyang,CHEN Haiyun,ZHANG Minjie,et al.Research progress in short-range optical detection for microalgal density measurement[J].Optics and Precision Engineering,2026,34(07):1068-1086. DOI： 10.37188/OPE.20263407.1068. CSTR： 32169.14.OPE.20263407.1068.

摘要

基于近距光学检测的微藻密度间接测量方法因其非接触、非侵入且无需试剂添加等显著优势，日益成为海洋微藻培养过程中密度监测的研究热点。本文系统综述了当前主流的微藻密度测量策略，包括作为基准的人工计数法与干细胞重量（Dry Cell Weight， DCW）法，以及属于间接光学测量手段的光学传感器法与图像分析法等；围绕密度检测范围、检测精度、环境干扰与设备依赖性这四个维度，探讨了各类方法的主要特点与适用条件。基于此，构建覆盖典型海洋微藻种类、梯度细胞密度及多样化光照与成像条件的标准化测试平台，建立多维、可量化、可复现的综合评价体系，旨在为微藻生物过程监测系统的选型、算法优化及新型传感范式创新提供系统参考与技术路线指引。

Abstract

Indirect microalgae density measurement methods based on short-range optical detection have increasingly attracted attention in the monitoring of marine microalgae cultivation， owing to their advantages of non-contact， non-invasive operation and the absence of reagent requirements. This review systematically summarizes prevalent cell measurement strategies， encompassing benchmark methods （manual counting and dry cell weight， DCW） and indirect optical approaches （optical sensing and image analysis）. The key characteristics and applicable conditions of each method are analyzed from four perspectives： detection range， accuracy， environmental interference， and equipment dependence. In light of existing limitations， the establishment of a standardized testing platform covering representative marine microalgae species， gradient cell densities， and diverse illumination and imaging conditions is proposed， together with a multidimensional， quantifiable， and reproducible evaluation framework. This work is expected to provide systematic references and technical guidance for the selection of microalgae bioprocess monitoring systems， algorithm optimization， and the development of novel sensing paradigms.

关键词

Keywords

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