本文提出一种在发酵罐外部架设显微系统进行非接触式细胞观测的光电检测方案,利用变焦功能和图像处理技术使细胞的观测更清楚便捷,利用非接触式、长工作距、可变焦的优点,降低了传统细胞发酵罐观测过程中发酵罐内部染菌的概率,降低了细胞培养的成本。该系统采用卡塞格林系统和李斯特物镜结合的设计思路,解决了折射式结构像差大的缺点。光学系统放大倍率为3-5倍,工作距为40mm,物方数值孔径0.18-0.3,分辨率可达到1.17-1.96μm,其轴上点在CCD截止频率133lp/mm处均大于0.1,大于人眼极限分辨阈值0.05;利用Otsu阈值粗分割、K均值细分割、数学形态学处理和中值滤波对分割后的图像进行平滑处理,利用连通区域标记法来进行细胞计数的算法,计数精度可达到97%以上;针对显微系统光轴空间调整需求,设计了照明端光轴空间姿态调整装置;细胞发酵罐光电显微系统打破现在现有倒置显微镜观测技术的局限性,对生物细胞药物的培育有着重要的工程意义。