涉水光學

目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 水的特性 1
1.2.1 水的特性研究簡史 1
1.2.2 水分子的結構 3
1.2.3 水的物理化學特性 4
1.2.4 海水的鹽度 8
1.3 光學的研究歷史 11
1.3.1 古希臘 11
1.3.2 古羅馬 12
1.3.3 墨子 13
1.3.4 幾何光學的興起 13
1.3.5 “微粒說”與“波動說”的對立 14
1.3.6 現(xiàn)代光學 19
1.4 海水的顏色 21
1.5 單介質涉水環(huán)境中光的衰減 24
1.5.1 水體的光學特性 24
1.5.2 水體對光的吸收作用 27
1.5.3 水體對光的散射作用 37
1.5.4 水體對光的折射作用 47
1.6 跨介質涉水環(huán)境中光的反射與折射 48
1.6.1 水面的光譜反射特性 48
1.6.2 冰雪的光譜反射特性 49
1.6.3 水面的光學特性 49
1.7 光對水的非線性作用 51
1.8 水色、海色和透明度 52
1.8.1 水色 52
1.8.2 海色 52
1.8.3 透明度 53
參考文獻 54
第2章 幾何光學及成像定律 58
2.1 幾何光學的基本概念和基本定律 58
2.1.1 幾何光學的基本概念 58
2.1.2 幾何光學的基本定律 59
2.2 理想光學系統(tǒng) 60
2.2.1 理想光學系統(tǒng)的概念 60
2.2.2 理想光學系統(tǒng)的物空間和像空間 61
2.2.3 透鏡 61
2.2.4 成像特點 63
2.3 光學系統(tǒng)的像差 64
2.3.1 球差 64
2.3.2 彗差 65
2.3.3 像散 66
2.3.4 場* 67
2.3.5 色差 67
2.3.6 畸變 68
2.3.7 張氏標定法 69
2.3.8 調制傳遞函數(shù) 72
2.4 光能 72
2.4.1 發(fā)光強度 72
2.4.2 光通量 73
2.4.3 光照度 75
2.4.4 發(fā)光強度、光通量、照度與亮度的關系 76
2.5 顏色 76
2.5.1 顏色的特征及分類 76
2.5.2 顏色辨認 77
2.6 照相系統(tǒng) 77
2.6.1 照相系統(tǒng)的光學系統(tǒng) 78
2.6.2 照相系統(tǒng)的傳感器 86
2.6.3 照相系統(tǒng)的圖像處理 89
參考文獻 90
第3章 涉水光學數(shù)據(jù)獲取 92
3.1 光學傳感技術 92
3.1.1 光學遙感技術 92
3.1.2 光學原位傳感技術 105
3.2 光譜測量技術 109
3.2.1 激光誘導擊穿光譜技術 109
3.2.2 激光拉曼光譜技術 111
3.3 光學成像技術 112
3.3.1 距離選通激光成像技術 113
3.3.2 偏振成像技術 115
3.3.3 激光載波調制成像技術 122
3.3.4 單像素成像技術 124
3.3.5 壓縮感知成像技術 131
3.3.6 光譜成像技術 134
3.3.7 全息成像技術 136
參考文獻 140
第4章 涉水光學信息傳輸與處理 146
4.1 水下無線光通信技術 146
4.1.1 水下信息發(fā)射及探測技術 149
4.1.2 水下信道建模技術 151
4.1.3 水下信息調制及解調技術 153
4.2 涉水圖像處理與分析 155
4.2.1 單介質涉水圖像處理 157
4.2.2 跨介質涉水圖像處理 167
4.2.3 涉水圖像解析 175
4.2.4 涉水環(huán)境認知計算 180
4.2.5 涉水智能體自主決策 183
參考文獻 185
第5章 水下安防應用 191
5.1 涉水光學成像 192
5.1.1 光學成像簡史 192
5.1.2 涉水光學成像的挑戰(zhàn) 194
5.1.3 涉水光學成像方法 195
5.1.4 水下成像復原解析 222
5.1.5 地外海洋探索 226
5.2 涉水環(huán)境及資源監(jiān)測 229
5.2.1 海底觀測網(wǎng) 229
5.2.2 海洋牧場監(jiān)測 232
5.2.3 海洋油氣勘探 234
5.2.4 涉水管道監(jiān)測 237
5.2.5 海洋光伏 239
5.2.6 生物發(fā)光 240
5.3 涉水探測與通信 244
5.3.1 水下激光雷達 244
5.3.2 水下光學隱蔽 247
5.3.3 水下目標激光探測 249
5.3.4 水下光電對抗 250
5.3.5 激光對潛通信 252
5.3.6 水下光學導引 254
5.3.7 涉水安全救援 256
5.4 涉水激光工業(yè) 257
5.4.1 水下激光焊接 257
5.4.2 水下激光熔覆 259
5.4.3 涉水激光切割與打孔 260
參考文獻 261
第6章 總結與展望 266
參考文獻 267
彩圖