法国HYDROPTIC公司——ZooSCAN浮游动物样品扫描分析系统
ZooSCAN 浮游动物样品扫描分析系统
ZooSCAN
产品定位
把液体浮游动物样品整幅扫描为高分辨率数字图像，样品无损回收，配合 EcoTaxa 自动分类——用可重复的流程替代显微镜前的常规人工计数。
图1 ZooSCAN 浮游动物样品扫描分析系统（ZooSCAN）
设备特点
● 基于 CNRS 专利，把液体浮游动物样品整幅扫描为高分辨率数字图像；
● 无损扫描：样品在扫描后可完整回收，用于复核或补充鉴定；
● 图像分辨率可达 2200 dpi，单幅图像 14150 × 22640 像素；
● 单幅图像可包含数百乃至数千个个体，针对大于 200 µm 等效球径的物体优化；
● 底部照明与优化照明系统，透明边框保证边角处的成像质量；
● 扫描腔耐海水、稀释甲醛与稀释乙醇（5%）；
● 配套开源软件链：ImageJ + Zooprocess 宏 + EcoTaxa，运行于 Windows 11；
● 机器学习自动比对图像库识别物种，可按需辅以人工分拣。
设备介绍
ZooSCAN 是依据法国国家科学研究中心（CNRS）专利、由 HYDROPTIC 制造的实验室样品扫描分析系统。它利用扫描技术、定制照明与水密扫描腔，把液体浮游动物样品整幅数字化，样品在扫描后可无损回收。
使用时把样品置于水密扫描腔内，扫描仪获取高分辨率数字图像，随后交由计算机处理。虽然数字化图像的分辨率低于双目显微镜下的观察，但对于大样品集已足够；每幅图像按 24.5 cm × 15.8 cm 的单帧处理，单幅可包含数百乃至数千个个体，针对大于 200 µm 等效球径的物体优化。
物种识别通过把扫描图像中每个个体的图像（切片）与图像库自动比对完成。图像库可由研究者针对单次调查建立，也可从既往调查导入；配合机器学习算法可达到较高的识别水平，当需要覆盖较多分类单元时，建议辅以人工分拣以保证质量。
ZooSCAN 由若干开源程序支持，包括 ImageJ（配 Zooprocess 宏）与 EcoTaxa，运行于 Windows 11。它服务于 HYDROPTIC 的核心目标——把浮游动物物种的识别、粒径分布与计数从显微镜前的人工劳动中解放出来，并提供可重复的种群图像，支持气候变化与全球变暖影响的持续研究。
核心技术亮点
| 技术做法 | 给客户带来的价值 |
| 整幅扫描，样品无损回收 | 一次扫描获得全样品图像，样品完好保留，可复核、可补充鉴定 |
| 2200 dpi 分辨率、单幅上亿像素 | 边角细节与小型个体不丢失，适合大样品集的高通量处理 |
| 针对大于 200 µm 等效球径物体优化 | 面向浮游动物主体粒径区间成像，图像质量与后续自动识别相匹配 |
| ImageJ + Zooprocess + EcoTaxa 开源软件链 | 流程开放、可追溯，结果可直接并入 EcoTaxa 标准分类体系 |
| 机器学习自动识别，可按需组合人工分拣 | 批量样品自动分类；需要高分类分辨率时由人工补充把关 |
技术参数
| 型号 | ZooSCAN |
| 外形尺寸 | 60 × 54 × 31.5 cm（盖合状态） |
| 重量 | 25 kg |
| 输入电压 | 110–230 VAC，50–60 Hz |
| 接口 | USB 2.0 |
| 耐化学性 | 耐海水、稀释甲醛、稀释乙醇（5%） |
| 样品体积 | 0.2–0.7 L；样品无损，可完整回收 |
| 图像分辨率 | 可达 2200 dpi |
| 单幅图像 | 14150 × 22640 像素，按 24.5 cm × 15.8 cm 单帧处理 |
| 成像优化 | 针对大于 200 µm 等效球径的物体优化；底部照明、优化照明系统、透明边框 |
| 配套软件 | ImageJ + Zooprocess 宏、EcoTaxa（Windows 11） |
系统组成与选配
标准配置
● ZooSCAN 主机（含定制照明与透明边框）
● 水密扫描腔与扫描框
● ImageJ + Zooprocess 宏、EcoTaxa 软件链配置说明
可选配置
● 针对不同样品体积的扫描框
● 样品预处理与分类工作流培训
● 与 UVP 系列配套的 EcoTaxa 数据对接
应用领域
● 浮游动物样品的高通量数字化与自动分类；
● 长期监测计划中样品集的批量处理与图像库比对；
● 与 UVP 原位观测数据相互印证的样品验证；
● 教学与共享图像库建设（EcoTaxa 标准格式）；
● 鱼卵仔稚鱼、大型浮游生物与颗粒物样品的粒径分布统计。
应用案例
案例1｜伊鲁瓦兹海洋自然公园：14 年业务化浮游动物监测，65 万个个体影像
法国伊鲁瓦兹海洋自然公园（Parc naturel marin d'Iroise）自 2010 年起对近岸海域开展业务化浮游生物监测。2010—2023 年累计采集 650 个浮游动物样品与 785 个浮游植物样品，浮游动物样品全部经 ZooSCAN 数字化，配合监督学习分类与专家逐样校验，累计形成约 65 万个个体影像档案。14 年序列显示，浮游动物丰度呈清晰的近岸—离岸递减梯度，桡足类长期占优，群落结构整体稳定。丰度与生物体积表格在 SEANOE 门户开放下载，全部影像在 EcoTaxa 平台公开，可直接服务于锋面生态学、功能性状研究与近海渔业管理决策。
图2 ZooSCAN 数字影像中识别的浮游动物主要类群示例
来源：Drago et al., Earth System Science Data, 2025，DOI 10.5194/essd-17-6583-2025
案例2｜EcoTaxa 平台的图像分类与归档
ZooSCAN 的输出接入 EcoTaxa——一个用于图像的视觉探索与分类学标注的在线平台。该平台目前承载数千万张来自 UVP 与 ZooSCAN 的颗粒与浮游生物图像，支持人工标注与机器学习分类，使扫描结果可按国际通行的分类体系归档、共享与二次利用。
来源：CNRS / LOV EcoTaxa 平台公开记录
案例3｜《Nature Communications》2023：在同一水体中同步量化三条碳输出途径
2023 年，美国佛罗里达州立大学、阿拉斯加大学费尔班克斯分校与斯克里普斯海洋研究所的团队，依托“加州沿岸生态系统长期生态研究”（CCE-LTER）计划 2006—2021 年的 11 个航次，在同一批准拉格朗日实验中同步量化了海洋生物碳泵的三条主要途径——下沉颗粒、昼夜垂直迁移的主动输运，以及由俯冲与垂直混合构成的物理泵。浮游动物样品经 ZooSCAN 扫描后完成分类与体型测量，用于估算主动输运通量。结果表明，下沉颗粒在输出与固碳两方面均居首位；主动输运的输出通量虽略低于物理泵，但因再矿化发生在更深处而封存了更多碳。
图3 三条碳输出途径在 100—400 m、400—1000 m 与 1000 m 以深对输出与固碳的贡献
来源：Stukel et al., Nature Communications, 2023，DOI 10.1038/s41467-023-37771-8
案例4｜《Scientific Reports》2021：Tara Oceans 全球浮游动物粒径结构
2021 年发表的一项基于 Tara Oceans 环球科考的宏生态学研究，利用 ZooSCAN 对 2009—2013 年横跨全球各大洋的浮游动物网采样品进行标准化图像分析，在准全球尺度上同步刻画了浮游动物群落组成与粒径结构的分布格局：群落的个体中位粒径与丰度整体上向极地增大，在热带上升流区也明显偏高，而在贫营养的副热带环流区双双走低；温度与氧气浓度是调控这一格局的两大关键因子。正是自动化成像，让研究者得以观察到“用非自动化方法需要数年才能描绘”的大尺度格局。
图4 不同气候带浮游动物主要类群的组成
来源：Brandão et al., Scientific Reports, 2021，DOI 10.1038/s41598-021-94615-5
产品图集
图5 ZooSCAN 整机（扫描腔闭合状态，原厂实拍）
图6 ZooSCAN 整机（扫描腔开启：水密扫描腔与定制照明，原厂实拍）
操作手册下载（中文版 PDF）
《02_法国HYDROPTIC公司ZooScan 扫描鉴定系统安装指南操作手册（中文版）》 · 资料编号 SD-OM-HPT-IM-ZSI · V1.0
《03_法国HYDROPTIC公司ZooProcess 软件设置手册操作手册（中文版）》 · 资料编号 SD-OM-HPT-IM-ZPS · V1.0
《04_法国HYDROPTIC公司ZooScan／ZooProcess 用户手册与操作规程操作手册（中文版）》 · 资料编号 SD-OM-HPT-IM-ZSOM · V1.0
