涉水光學(xué)

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(jiǎn)史 1
1.2.2 水分子的結(jié)構(gòu) 3
1.2.3 水的物理化學(xué)特性 4
1.2.4 海水的鹽度 8
1.3 光學(xué)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(xué)的興起 13
1.3.5 “微粒說(shuō)”與“波動(dòng)說(shuō)”的對(duì)立 14
1.3.6 現(xiàn)代光學(xué) 19
1.4 海水的顏色 21
1.5 單介質(zhì)涉水環(huán)境中光的衰減 24
1.5.1 水體的光學(xué)特性 24
1.5.2 水體對(duì)光的吸收作用 27
1.5.3 水體對(duì)光的散射作用 37
1.5.4 水體對(duì)光的折射作用 47
1.6 跨介質(zhì)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(xué)特性 49
1.7 光對(duì)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(xiàn) 54
第2章 幾何光學(xué)及成像定律 58
2.1 幾何光學(xué)的基本概念和基本定律 58
2.1.1 幾何光學(xué)的基本概念 58
2.1.2 幾何光學(xué)的基本定律 59
2.2 理想光學(xué)系統(tǒng) 60
2.2.1 理想光學(xué)系統(tǒng)的概念 60
2.2.2 理想光學(xué)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(diǎn) 63
2.3 光學(xué)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(chǎng)* 67
2.3.5 色差 67
2.3.6 畸變 68
2.3.7 張氏標(biāo)定法 69
2.3.8 調(diào)制傳遞函數(shù) 72
2.4 光能 72
2.4.1 發(fā)光強(qiáng)度 72
2.4.2 光通量 73
2.4.3 光照度 75
2.4.4 發(fā)光強(qiáng)度、光通量、照度與亮度的關(guān)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(rèn) 77
2.6 照相系統(tǒng) 77
2.6.1 照相系統(tǒng)的光學(xué)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(xiàn) 90
第3章 涉水光學(xué)數(shù)據(jù)獲取 92
3.1 光學(xué)傳感技術(shù) 92
3.1.1 光學(xué)遙感技術(shù) 92
3.1.2 光學(xué)原位傳感技術(shù) 105
3.2 光譜測(cè)量技術(shù) 109
3.2.1 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù) 109
3.2.2 激光拉曼光譜技術(shù) 111
3.3 光學(xué)成像技術(shù) 112
3.3.1 距離選通激光成像技術(shù) 113
3.3.2 偏振成像技術(shù) 115
3.3.3 激光載波調(diào)制成像技術(shù) 122
3.3.4 單像素成像技術(shù) 124
3.3.5 壓縮感知成像技術(shù) 131
3.3.6 光譜成像技術(shù) 134
3.3.7 全息成像技術(shù) 136
參考文獻(xiàn) 140
第4章 涉水光學(xué)信息傳輸與處理 146
4.1 水下無(wú)線光通信技術(shù) 146
4.1.1 水下信息發(fā)射及探測(cè)技術(shù) 149
4.1.2 水下信道建模技術(shù) 151
4.1.3 水下信息調(diào)制及解調(diào)技術(shù) 153
4.2 涉水圖像處理與分析 155
4.2.1 單介質(zhì)涉水圖像處理 157
4.2.2 跨介質(zhì)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(rèn)知計(jì)算 180
4.2.5 涉水智能體自主決策 183
參考文獻(xiàn) 185
第5章 水下安防應(yīng)用 191
5.1 涉水光學(xué)成像 192
5.1.1 光學(xué)成像簡(jiǎn)史 192
5.1.2 涉水光學(xué)成像的挑戰(zhàn) 194
5.1.3 涉水光學(xué)成像方法 195
5.1.4 水下成像復(fù)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(cè) 229
5.2.1 海底觀測(cè)網(wǎng) 229
5.2.2 海洋牧場(chǎng)監(jiān)測(cè) 232
5.2.3 海洋油氣勘探 234
5.2.4 涉水管道監(jiān)測(cè) 237
5.2.5 海洋光伏 239
5.2.6 生物發(fā)光 240
5.3 涉水探測(cè)與通信 244
5.3.1 水下激光雷達(dá) 244
5.3.2 水下光學(xué)隱蔽 247
5.3.3 水下目標(biāo)激光探測(cè) 249
5.3.4 水下光電對(duì)抗 250
5.3.5 激光對(duì)潛通信 252
5.3.6 水下光學(xué)導(dǎo)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(xiàn) 261
第6章 總結(jié)與展望 266
參考文獻(xiàn) 267
彩圖