水下光学探测发展综述
饱和潜水系统中的水下光学观测和探测
饱和潜水系统中的水下光学观测和探测水下光学观测和探测是饱和潜水系统中的重要环节和任务之一。
在深海中，光的传播受到水的吸收、散射和折射等因素的影响，使得可见光的传输距离有限。
然而，水下光学观测和探测在许多应用领域中至关重要，如海洋科学研究、水下工程、资源勘探和环境监测等。
因此，为了满足这些需求，饱和潜水系统采用了一系列先进的水下光学观测和探测技术。
一、水下光学观测技术1. 主动光学观测技术主动光学观测技术是指通过发送光源，利用相机或激光扫描来观测和记录水下目标的信息。
其中，相机是最常用的水下观测工具之一。
近年来，随着数码相机和高清晰度相机的发展，相机观测技术在水下光学观测领域得到了广泛应用。
此外，激光扫描技术通过激光束的扫描，可以获取更详细的三维形态信息，对于水下地形的观测和测量有着重要的应用价值。
2. 被动光学观测技术被动光学观测技术是指通过接收自然光或他物体发出的光来观测和记录水下目标的信息。
最常用的被动光学观测技术包括水下摄影和水下望远镜。
水下摄影利用自然光来观测水下景观，可以获得真实而清晰的图像。
水下望远镜则通过光学放大系统来观察水下目标，可以获得更加清晰和详细的观测结果。
另外，红外探测技术也被广泛应用于水下光学观测中，其可以通过探测红外热辐射来获取水下目标的信息。
二、水下光学探测技术1. 激光雷达技术激光雷达技术是对水下目标进行高精度远距离测量的一种先进技术。
激光雷达利用脉冲激光束发射与接收，通过测量激光束传播的时间差来计算水下目标的距离。
激光雷达具有高分辨率、高测量精度和高数据获取速率的优点，广泛应用于水下地形测绘、目标探测和导航定位等领域。
2. 声呐技术声呐技术是使用声波进行水下目标探测和测量的一种常用方法。
声呐利用声波的传播速度和回波的时间来测量水下目标的距离。
声呐具有远距离传播、可穿透性强、适应复杂水域环境等优点，被广泛应用于水下地质勘探、声纳图像生成和水下声学通信等领域。
三、水下光学观测和探测的挑战和发展方向虽然水下光学观测和探测技术在一定程度上满足了饱和潜水系统的需求，但仍然存在一些挑战和问题。
深海探测技术的未来发展方向与挑战分析
深海探测技术的未来发展方向与挑战分析在人类对未知世界的探索中，深海一直是最为神秘和令人向往的领域之一。
深海蕴含着丰富的资源、独特的生态系统以及无数的科学奥秘，而深海探测技术则是我们打开这扇神秘大门的钥匙。
随着科技的不断进步，深海探测技术也在不断发展，但同时也面临着诸多挑战。
一、深海探测技术的现状目前，深海探测技术已经取得了显著的成就。
深海潜水器是其中的重要代表，如我国的“蛟龙号”和“奋斗者号”，它们能够载人下潜到数千米的深海，进行科学考察和样本采集。
此外，深海声学探测技术、深海光学探测技术、深海地球物理探测技术等也都在不断发展和完善。
深海声学探测技术通过声波在海水中的传播，实现对海底地形、地貌和地质结构的探测。
深海光学探测技术则利用可见光和其他电磁波段，获取深海生物、化学等方面的信息。
深海地球物理探测技术包括重力、磁力、地震等方法，用于研究深海的地质构造和地球内部结构。
二、深海探测技术的未来发展方向1、智能化与自主化未来的深海探测设备将更加智能化和自主化。
通过搭载先进的传感器、计算机和人工智能算法，探测设备能够自主感知周围环境，实时调整探测策略，提高探测效率和精度。
例如，自主式水下航行器（AUV）将能够在没有人工干预的情况下，完成复杂的探测任务，并将数据及时回传。
2、多学科融合深海探测将不再局限于单一学科，而是多学科融合的发展趋势。
海洋物理学、海洋化学、海洋生物学、地质学等多个学科的知识和技术将相互交叉和渗透，共同解决深海探测中的复杂问题。
例如，在研究深海生态系统时，需要同时考虑物理环境、化学物质和生物相互作用等多个因素。
3、高分辨率和高精度为了更深入地了解深海的微观结构和精细特征，深海探测技术将朝着高分辨率和高精度的方向发展。
例如，新型的声学成像技术将能够提供更清晰的海底地形图像，微观传感器将能够检测到更微量的化学物质和生物信号。
4、长期连续观测深海的变化是一个长期而缓慢的过程，因此需要进行长期连续的观测。
水下探测技术的应用现状与前景研究
水下探测技术的应用现状与前景研究在人类对未知世界的探索征程中，水下领域一直充满着神秘和挑战。
水下探测技术作为打开这一神秘领域大门的关键钥匙，其重要性日益凸显。
从深海资源的开发到水下考古的推进，从海洋生态的监测到军事领域的应用，水下探测技术正以惊人的速度发展，并展现出广阔的应用前景。
一、水下探测技术的应用现状（一）海洋科学研究海洋占据了地球表面的大部分面积，蕴藏着丰富的资源和未知的奥秘。
水下探测技术为海洋科学研究提供了强有力的支持。
例如，通过使用声学探测设备，如多波束测深仪和侧扫声呐，科学家能够绘制出海底地形地貌图，了解海床的结构和特征。
此外，温盐深仪（CTD）可以测量海水的温度、盐度和深度，为研究海洋环流和水团运动提供基础数据。
海洋生物学家则利用水下摄像和声学监测系统来观察海洋生物的行为和分布，研究生物多样性和生态系统的动态变化。
（二）资源勘探与开发水下探测技术在石油、天然气和矿产资源的勘探与开发中发挥着关键作用。
地震勘探技术可以帮助确定海底地层中的油气储层位置和规模。
随着技术的不断进步，高精度的三维地震勘探能够提供更详细的地质结构信息，提高勘探的准确性和成功率。
在矿产资源方面，磁力探测和电磁探测技术有助于发现海底的金属矿床，为深海采矿提供前期的地质依据。
（三）水下考古水下考古是一门新兴的交叉学科，水下探测技术为其提供了重要的手段。
考古学家使用声呐、磁力仪和水下机器人等设备，对水下遗址进行定位、测量和勘查。
例如，在对古代沉船的研究中，通过声呐成像可以清晰地看到沉船的轮廓和分布情况，水下机器人则能够近距离拍摄和采集文物样本，为了解古代航海、贸易和文化交流提供珍贵的实物资料。
（四）军事领域在军事方面，水下探测技术对于潜艇的作战、反潜作战以及水雷战等具有重要意义。
声呐系统是潜艇和水面舰艇探测敌方潜艇和水下目标的主要手段。
主动声呐通过发射声波并接收回波来探测目标，而被动声呐则依靠接收目标自身发出的噪声来进行监测。
深海探测技术的现状与未来发展方向
深海探测技术的现状与未来发展方向当我们提及深海，那是一个充满神秘和未知的领域。
深海，指的是海平面 200 米以下的区域，占据了地球表面的绝大部分。
然而，由于巨大的水压、寒冷的温度、黑暗的环境等极端条件，深海探测一直是人类探索的巨大挑战。
但随着科技的不断进步，深海探测技术取得了显著的成就，并展现出广阔的未来发展前景。
目前，深海探测技术已经取得了令人瞩目的成果。
深海潜水器是其中的重要工具之一。
例如，无人潜水器能够深入到数千米的深海，执行各种任务，如拍摄海底地形、采集样本等。
而载人潜水器则可以让科学家直接亲临深海环境，进行更细致的观察和研究。
我国的“蛟龙号”载人潜水器就是一个典型的代表，它能够下潜到超过 7000 米的深度，为我国的深海科学研究做出了重要贡献。
深海声学探测技术也是关键的一部分。
通过声波在海水中的传播特性，可以探测海底地形、地貌以及海洋生物等信息。
多波束测深系统能够同时测量多个点的水深，快速绘制出大面积的海底地形图。
而侧扫声呐则可以清晰地显示出海底的地貌特征，帮助我们发现海底的山脉、峡谷、火山等地质结构。
深海光学探测技术同样发挥着重要作用。
尽管在深海中光线非常微弱，但通过特殊的光学设备，如深海摄像机和激光照明系统，我们能够获取高清晰度的海底图像。
这些图像为研究海底生物的分布、行为以及海底地质结构提供了直观的依据。
然而，当前的深海探测技术仍存在一些局限性。
首先是深海环境的极端压力对设备的抗压能力提出了极高的要求。
长时间在高压环境下工作，设备容易出现故障，影响探测任务的顺利进行。
其次，能源供应也是一个难题。
深海探测设备通常需要消耗大量的能源，而在深海中补充能源非常困难，这限制了设备的工作时间和范围。
此外，数据传输的速度和稳定性也有待提高。
深海中信号传输受到很大的阻碍，导致大量宝贵的数据无法及时回传至地面，影响研究的效率和及时性。
展望未来，深海探测技术有着多个明确的发展方向。
智能化将成为重要趋势。
水下探测技术及应用研究
水下探测技术及应用研究1.引言：水下世界是一个神秘而又广阔的领域，对人类来说，地球表面以上只占了一小部分，而地球表面以下的海洋却占据了大部分。
因此，对于人类而言，了解海洋的奥秘和研究海洋生物与环境是非常重要的。
水下探测技术的发展为这一领域提供了强有力的支持和推动。
2.水下探测技术的发展历程：随着科技的进步，水下探测技术也在不断革新与发展。
早期的水下探测技术主要依赖人工潜水、潜水器和声纳等工具。
而随着无人潜器、遥感技术、声学探测技术、卫星遥感技术以及生物传感器等的引入，水下探测技术得以更好地应用于海洋科学、资源勘探、环境监测和军事防御等领域。
3.水下探测技术的应用领域一：海洋科学研究。
水下探测技术为海洋科学研究提供了强有力的工具和手段。
通过水下探测技术，科学家们能够深入了解海底地形、水文气象、水质分布、生物多样性等因素，从而推动海洋环境保护、生物资源开发和渔业管理等领域的发展。
4.水下探测技术的应用领域二：资源勘探与开发。
水下探测技术在石油、天然气、矿产等资源勘探与开发过程中起到了重要作用。
利用声学探测和遥感技术，可以实现水域深处的油气资源勘探与开发，并提高勘探的准确性和开发的效率。
5.水下探测技术的应用领域三：环境监测与保护。
水下探测技术可用于监测海水中的污染物、海底沉积物、水下地质活动等。
通过实时监测和数据采集，可以预警和防止环境污染事件，保护海洋生态系统的平衡和可持续性发展。
6.水下探测技术的应用领域四：军事防御。
水下探测技术在军事领域的应用也具有重要意义。
利用无人潜水器和声纳技术，军方可以进行水下目标的情报采集、水下通信与导航、水下爆炸物探测与拆除等，维护海上安全和战略利益。
7.水下探测技术未来的发展趋势：水下探测技术在科技进步的推动下将继续发展。
未来，水下机器人技术、生物传感技术、水下无线通信技术等将成为发展的热点，为人类更深入地了解海洋提供更多可能性。
8.结语：水下探测技术的发展和应用极大地拓宽了人类对海洋的认知，并推动了环境保护、资源开发、科学研究和军事安全等领域的进步。
潜水器探测技术的研究进展
潜水器探测技术的研究进展潜水器，顾名思义，是一种能够在水下进行探测、观测和采集样品等任务的设备。
随着科技的不断进步，潜水器探测技术也在不断地研究和发展，成为了科学研究、资源开发等领域中不可或缺的重要工具。
本文将从探测技术的发展历程、现有潜水器探测技术及其应用以及未来发展方向三个方面探讨潜水器探测技术的研究进展。
一、探测技术的发展历程人类对于海洋的探索，始于公元前3000年左右。
在古代，人们主要通过潜水、潜艇、潜器等手段探测海洋。
然而，这些手段存在很大的局限性，不仅无法深入海洋深处，而且很容易受到海洋环境的影响。
20世纪初，随着电子技术、通信技术、材料科学等领域的不断发展，潜水器探测技术得到了快速发展。
自20世纪60年代起，全球各国开始了潜水器探测技术的研究和开发，相继出现了多款潜水器，如美国的“海狮”、“海豹”、“海马”等，以及法国的“雪松”、“阿提斯”等。
二、现有潜水器探测技术及其应用目前，潜水器探测技术已经非常成熟，按照深度可以分为浅海、中深海和深海三类。
根据不同的任务需求，各国科学家和工程师开发了各种不同类型的潜水器，如自由潜水器、浅海潜水器、遥控潜水器、载人深潜器等。
这些潜水器可以进行科学探测、资源勘探、海洋环境监测、水下作业等任务。
（一）科学探测科学探测是潜水器探测技术最为广泛应用的领域之一。
潜水器可以深入海底，获取海底生物、岩石、沉积物等数据和样本，研究海洋生态环境和地质学等领域。
例如，美国的“阿尔文号”是一种浅海潜水器，可以实现水深4000米的科学探测任务。
该潜水器在1985年曾潜入水深4000米的国际玛丽亚海沟，完成了对海底热泉的探测，发现了前所未见的新生物种类和地质构造。
（二）资源勘探潜水器探测技术在资源开发领域也有着广泛的应用，如石油、天然气、铜、锰、硫等。
通过潜水器的遥控或载人操作，可以深入海底进行勘探、开采、调查等任务。
例如，日本的“琉球”号潜水器，可以实现水深6500米的深海勘探和采样。
水下探测技术的前沿研究与动态分析
水下探测技术的前沿研究与动态分析在当今科技飞速发展的时代，水下探测技术正经历着前所未有的变革与创新。
从海洋资源开发到军事战略应用，从科学研究到工程建设，水下探测技术的重要性日益凸显。
本文将深入探讨水下探测技术的前沿研究成果以及动态发展趋势，带您领略这一神秘领域的魅力。
一、水下探测技术的分类与应用水下探测技术种类繁多，根据不同的原理和应用场景，可以大致分为声学探测、光学探测、电磁探测和其他新兴技术。
声学探测是目前应用最为广泛的水下探测手段之一。
声呐系统通过发射和接收声波来探测水下目标的位置、形状和运动状态。
它在海洋地质勘探、水下导航、潜艇探测等方面发挥着关键作用。
例如，在海洋地质勘探中，多波束声呐可以精确测量海底地形和地貌，为海洋资源开发提供重要的数据支持。
光学探测技术在水下探测中也具有独特的优势。
水下光学相机和激光雷达可以获取高分辨率的图像和距离信息，适用于水下目标的识别和监测。
然而，由于水对光的吸收和散射作用，光学探测的有效距离相对较短，通常在几十米以内。
电磁探测技术主要包括磁场探测和电场探测。
电磁感应式探测器可以检测水下金属物体产生的磁场变化，常用于沉船和海底管道的探测。
电场探测则可用于检测水下电场的分布，进而发现水下目标。
除了上述传统技术，一些新兴的水下探测技术也正在崛起。
例如，量子探测技术利用量子纠缠和量子干涉等特性，有望实现更高精度和灵敏度的水下探测。
生物启发式探测技术则模仿海洋生物的感知能力，开发出更具适应性和高效性的探测手段。
二、前沿研究成果在声学探测领域，超宽带声呐技术的发展引人注目。
与传统声呐相比，超宽带声呐具有更高的分辨率和更短的脉冲宽度，能够更精确地探测小目标和复杂地形。
此外，多基地声呐系统的研究也取得了重要进展。
多基地声呐由多个发射和接收基站组成，通过协同工作可以实现更广阔的探测范围和更高的定位精度。
光学探测方面，新型的水下光学材料和成像算法不断涌现。
特殊设计的光学窗口和透镜能够减少水对光的影响，提高成像质量。
工程勘察船的水下目标探测与跟踪技术
工程勘察船的水下目标探测与跟踪技术工程勘察船在海洋工程、海洋科学研究和海底资源勘察等领域起着重要的作用。
在海洋勘察任务中，对水下目标的探测与跟踪是保障勘察工作顺利进行的关键环节。
随着科学技术的不断发展，工程勘察船的水下目标探测与跟踪技术也得到了巨大的进步。
本文将介绍几种常见的工程勘察船的水下目标探测与跟踪技术，包括声学探测、电磁探测和光学探测。
声学探测是工程勘察船常用的水下目标探测技术之一。
声学探测利用水中的声波传播特性实现对水下目标的探测与跟踪。
工程勘察船通过在船体底部或船舶周围部署声呐阵列来发射聚焦的声波信号，然后根据返回的回波信号来获取目标的位置和特征。
声学探测技术具有探测范围广、探测精度高、实时性强等优点，广泛应用于海洋工程中的水下目标定位、水下建筑物勘察等任务。
电磁探测是另一种常见的工程勘察船的水下目标探测技术。
电磁探测利用电磁波在水中传播的特性，通过接收水下目标散射的电磁波信号来实现目标探测与跟踪。
电磁探测技术适用于较大范围的探测任务，对于水下目标的材料特性、形状等都有较好的识别能力。
此外，电磁探测还可以用于水下通信，实现与水下设备的远程控制与数据传输等。
光学探测是近年来发展迅速的工程勘察船的水下目标探测技术。
光学探测利用光的传播特性，通过水下光学设备记录目标的光学特征，并利用图像处理技术对目标进行识别和跟踪。
光学探测技术具有分辨率高、探测范围广、成本相对低廉等优点。
光学探测在海洋科学研究和水下文物勘察中有着广泛的应用。
尽管以上介绍了声学探测、电磁探测和光学探测等常见的工程勘察船的水下目标探测技术，但这些技术在实际应用中仍然面临一些挑战。
首先，海洋环境的复杂性会对探测和跟踪的精度和稳定性造成一定的影响。
其次，水下目标的种类与形状多样，对探测设备的性能和参数提出了更高的要求。
此外，海洋资源的开发与利用对探测技术提出了新的需求，如对水下油气管道、海底矿产等的探测与监测。
为了提升工程勘察船的水下目标探测与跟踪技术，还需进一步开展研究与创新。
水下光学探测发展综述
一、水下探测技术发展现状光在水中传播，接收器接收的光信息主要由3 部分组成：从目标反射回来并经水介质光在水中传播，接收器接收的光信息主要由3 部分组成：从目标反射回来并经水介质吸收、散射损耗后的成像光束；光源与目标之间水介质散射的影响图像对比度的后向散射光；目标与接收器之间水介质散射较小角度并直接影响目标细节分辨率的前向散射光。
与大气成像技术相比，水下成像技术的研究重点就是减小水介质所具有的强散射效应和快速吸收功率衰减特性对水下通信、成像、目标探测所造成的影响。
目前主要有几种成像技术在实际中得到应用且达到较好的工作效果，它们的工作原理和技术特点如下所述。
1 同步扫描成像同步扫描技术是扫描光束(连续激光)和接收视线的同步，利用的是水的后向散射光强相对中心轴迅速减小的原理。
该技术采用准直光束点扫描和基于光电倍增管的高灵敏度探测器的窄视域跟踪接收。
如图1，激光扫描装置器使用窄光束的连续激光器, 同时使用窄视场角的接收器, 探测器与激光扫描装置分开放置，这样使得被照明水体和接收器视场的交迭区域尽量减少, 从而让后向散射光尽量少地进入接收器中,再利用同步扫描技术, 逐个像素点探测来重建图像，有效地提高成像的信噪比和作用距离。
美国Westinghouse 公司为美国海军生产的一种机械同步扫描SM2000 型水下激光成像系统, 其成像距离是普通水下摄像机的3 ～5 倍，有效视场可达70°，在30m 作用距离上可分辨25mm量级的图像。
该系统的有效视场大约为距离选通技术的5 倍, 成像质量(即分辨率)也比距离选通好。
图1：2、距离选通技术距离选通技术是利用脉冲激光器和选通摄像机，以时间的先后分开不同距离上的散射光和目标的反射光，使由被观察目标反射回来的辐射脉冲刚好在摄像机选通工作的时间内到达摄像机并成像。
如图2，采用脉冲激光源照明目标，接收端使用距离选通门，在照射的短脉宽激光的光从目标返回前，相机快门一直关闭，信号光抵达时，快门才打开，这样使得接收器几乎同时接收到整个视场内所有景物的反射光。
水下探测技术的前沿研究动态
水下探测技术的前沿研究动态在人类对未知世界的探索征程中，水下领域一直充满着神秘和挑战。
水下探测技术作为揭开海洋奥秘的关键手段，正不断取得令人瞩目的进展。
从深海资源勘探到水下考古，从海洋生态监测到军事应用，水下探测技术的前沿研究动态吸引着众多科学家和工程师的目光。
近年来，多波束测深技术得到了显著的改进和提升。
传统的单波束测深系统只能获取单个测点的水深数据，而多波束测深系统则能够同时测量多个波束范围内的水深，大大提高了测量效率和精度。
通过发射扇形的声波束，并接收反射回来的信号，多波束测深系统可以快速生成大面积的海底地形图像。
这使得我们能够更加清晰地了解海底地貌的细节，包括山脉、峡谷、海沟等复杂地形。
不仅如此，新一代的多波束测深系统还具备更高的分辨率和更广的覆盖范围，能够探测到更小的海底物体和细微的地形变化。
侧扫声呐技术也是水下探测领域的一项重要突破。
它通过向两侧发射声波，并接收反射信号来绘制海底的地貌和物体分布图像。
与多波束测深技术不同，侧扫声呐更侧重于对海底表面物体的探测，如沉船、礁石、电缆等。
高分辨率的侧扫声呐系统能够提供清晰的图像，帮助我们识别和分析这些物体的形状、大小和位置。
在水下考古和海洋工程领域，侧扫声呐技术发挥着不可替代的作用，为寻找古代沉船和规划海底管道铺设提供了重要的依据。
除了声学探测技术，光学探测技术在水下探测中也逐渐崭露头角。
由于水对光的吸收和散射作用，传统的光学设备在水下的应用受到很大限制。
然而，随着技术的进步，新型的水下光学相机和激光系统不断涌现。
这些设备采用特殊的光学设计和图像处理算法，能够在一定程度上克服水的影响，获取清晰的水下图像。
例如，蓝绿激光系统可以穿透一定深度的海水，用于探测水下目标和绘制海底地图。
此外，水下高清摄像机结合照明系统，能够为海洋生物研究和水下监测提供直观的视觉信息。
水下机器人技术的发展为水下探测带来了全新的机遇。
自主式水下机器人（AUV）和遥控式水下机器人（ROV）能够携带各种探测设备深入到人类难以到达的水域进行作业。
水下目标光电探测技术及其进展
水下目标光电探测技术及其进展陈超;杨鸿儒;吴磊;黎高平【摘要】With the developments of electronics, laser and signal processing, electro-optical systems for underwater targets detection is becoming an extensively investigated subject. The technical scheme, status, typical systems for underwater target detection with electro-optical technology were summarized,especially for range-gated imaging, laser line scanning and streak tube imaging technologies. The recent developments and trends in underwater targets detection were introduced. It is proved that the electro-optical detection technology has great potential in underwater target detection.%随着电子技术、激光技术和信号处理技术的发展,光电探测技术应用于水下目标探测方面的研究重新成为热点.介绍了距离选通、激光线扫描、条纹管成像、载波调制、布里渊散射、偏振差分成像技术的原理、特点以及国内外发展现状,重点分析和比较了国内外已有水下目标光电探测系统的性能水平和应用前景,指出水下目标光电探测技术的最新进展以及发展趋势.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2011(032)006【总页数】8页(P1059-1066)【关键词】水下目标;光电探测;距离选通;激光线扫描;条纹管成像【作者】陈超;杨鸿儒;吴磊;黎高平【作者单位】西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TN249引言自从1963年，S.Q.Duntley等人［1］发现海水对0.45μm～0.55μm波段内蓝绿光的衰减比对其他光波段的衰减要小很多后，激光在海洋探测领域的作用越来越得到世界各国的重视，也为水下目标探测技术开辟了一条新的途径。
水下光电探测系统现状与发展
同步扫描技术是把激光器与接收机设置 在2个间距一定距离的地方, 使照明光束扫描 线与接收机视线在被观察区域相交成一个角 度, 这样使后向散射光尽可能少地进入接收 机中, 这种方法能有效地增大探测距离, 目前 国外水下光电 探测系统多采用同步扫 描技 术。
“魔灯”30型系 统的第一 次飞行试 验于 1988年在 SH - 2“海妖”直升机上进行。该次 试验不很成功。直升机采用的试验模式由于 飞机的振动破坏了系统反射镜准直而产生严 重的移位问题。系统无自动目标识别能力, 系 统扫描幅度有限等。海湾战争后, 卡曼公司又 在“魔灯”30系统基础上, 研制出性能更先进 的“魔灯”90型机载激光探雷系统。系统采用 半导体二极管泵浦 Nd÷YAG 激光器, 使该系 统工作更可靠、寿命更长、效率更高、功耗更
加 拿 大 LUCIE 水 下 激 距 离 选 通 或 其
光探测系统
它
N d÷Y A G 激光, 输出功率80mW , 波长0. 532Lm
1990 年 代 中 期 研 制。
1992 年 已 进 行 过 试验。
意大利研制的一种水下激光探测系统, 工作 物质采用 Nd ÷YAG, 激光器 尺寸60× 100mm , 其垂直和水平扫描面积为20×20°,
蒋鸿旺X
( 第七一七研究所, 武汉 430074)
摘 要 主要阐述水下光电探测系统的技术 关键, 现状, 典型系统和未来发展。 关键词 光电, 激光, 水下探测。
Abstract T his art icle rev iew s the t echnical key ,
光学器材在水下探测中的应用？
光学器材在水下探测中的应用？光学器材在水下探测中的应用引言:水下探测是一项重要而复杂的任务，科技的进步为我们提供了强有力的工具，光学器材在水下探测中的应用正成为关注的焦点。
本文将从水下光学传感技术、水下摄影以及海底遗产保护等方面介绍光学器材在水下探测中的重要作用。
一、水下光学传感技术1.激光测距技术激光测距技术利用激光束在水下传播的特性，能准确测量水下目标的距离。
通过测得的距离，可以精准定位水下物体的位置，为水下勘探和探测提供了可靠的基础数据。
2.水下光学通信技术光学通信技术通过光纤传输数据，具有高带宽、低延迟等优点，是一种理想的水下通信手段。
在水下探测任务中，水下光学通信技术不仅能传输图像和声音等信息，还能支持实时数据传输和远程操作，显著提高水下探测的效率和准确性。
二、水下摄影1.水下相机水下相机是专门为水下拍摄而设计的相机设备，其特殊的结构和材料能够承受水深和水压等条件的挑战。
水下相机在水下探测中广泛应用于海洋科学研究、水下考古和水下生物摄影等领域，为科学家们提供了珍贵的数据和精美的影像记录。
2.水下拍摄技巧在水下摄影中，摄影师需要充分了解水下环境的特点，并采取相应的技巧来提高拍摄质量。
例如，使用特殊滤镜来校正水下光线的色彩偏差，选择合适的曝光和对焦方式，以及运用构图和逆光等技巧来创造出令人惊艳的水下画面。
三、海底遗产保护1.潜水器材潜水器材是水下考古学家们必备的工具，其中光学器材起到了至关重要的作用。
通过潜水器材，考古学家们能够下潜到海底，利用水下相机和激光测距仪等光学器材对海底遗产进行详细的勘探和记录，以便进一步研究和保护。
2.三维重建技术三维重建技术是利用光学器材对水下遗址进行非接触式扫描，获取大量的三维数据，并通过计算机处理与分析，重建出遗址的真实形态。
这种技术能够帮助考古学家们更加精确地理解和保护海底遗产，同时也为公众提供了一个立体展示海底文化遗产的途径。
结论：光学器材在水下探测中的应用正在发挥着日益重要的作用。
水下探测技术的未来发展方向与挑战
水下探测技术的未来发展方向与挑战在人类探索地球奥秘的征程中，水下世界一直充满着无尽的神秘和未知。
水下探测技术作为揭开这层神秘面纱的关键手段，正经历着快速的发展，并在未来面临着一系列新的机遇与挑战。
随着科技的不断进步，水下探测技术的应用领域日益广泛。
从海洋资源开发、环境保护到军事侦察、考古研究，水下探测技术都发挥着至关重要的作用。
未来，水下探测技术将朝着更高的精度、更远的探测距离、更强的适应性和更智能化的方向发展。
在精度方面，未来的水下探测技术将能够提供更清晰、更准确的图像和数据。
这得益于传感器技术的不断革新，例如高分辨率的声学成像设备、光学成像系统以及多波束测深仪等。
这些先进的设备将使我们能够更细致地观察海底地形、地貌，甚至可以探测到微小的物体和生物。
更远的探测距离是另一个重要的发展方向。
目前，一些水下探测设备的作用范围仍然有限，限制了我们对广阔海洋的全面了解。
未来，通过改进信号传输技术、增强能源供应和优化设备设计，水下探测器有望在更远的距离上进行有效的探测，为我们揭示深海中更多的秘密。
更强的适应性也是水下探测技术发展的关键。
海洋环境复杂多变，水压、温度、盐度等因素都会对探测设备产生影响。
未来的技术将使设备能够在极端的海洋条件下稳定工作，例如在深海高压、低温环境中，或者在湍急的海流中。
同时，具备自适应能力的探测设备将能够根据不同的环境条件自动调整工作模式，提高探测效率和可靠性。
智能化是水下探测技术的重要趋势。
人工智能、机器学习等技术将被广泛应用于数据分析和处理，使设备能够自动识别和分类目标物体，快速提取有价值的信息。
例如，通过对大量的声学和光学数据进行训练，智能系统可以准确判断海底矿产的分布，或者识别出珍稀的海洋生物。
然而，水下探测技术的未来发展也面临着诸多挑战。
首先，技术瓶颈的突破是一个关键问题。
尽管目前的技术取得了一定的成果，但在一些核心领域仍存在难题。
比如，如何提高能源的存储和利用效率，以延长水下探测器的工作时间；如何解决信号在水中衰减快、干扰大的问题，实现更稳定、更高速的数据传输等。
水下光学图像中目标探测关键技术研究综述
水下光学图像中目标探测关键技术研究综述一、引言近年来，海洋信息处理技术蓬勃发展，水下目标探测技术的应用也日益广泛，涉及海底光缆的铺设、水下石油平台的建立与维修、海底沉船的打捞、海洋生态系统的研究等领域。
水下光学图像分辨率较高，信息量较为丰富，在短距离的水下目标探测任务中具有突出优势。
然而，由于受水下特殊成像环境的限制，水下图像往往存在噪声干扰多、纹理特征模糊、对比度低及颜色失真等诸多问题。
因此，水下目标探测任务面临诸多挑战，如何在图像可视性较差的情况下，精确、快速、稳定地检测识别和跟踪水下目标物体是亟待解决的问题。
根据水下目标探测任务的执行步骤，将基于光学图像的水下目标探测关键技术分为图像预处理和目标探测两部分。
其中，水下目标探测特指水下目标检测、识别与跟踪。
近年来，国内外研究人员对基于光学图像的水下目标探测关键技术进行了大量研究，水下目标探测技术取得了迅速发展，一些研究人员总结了关键技术的发展现状。
Sahu等总结了一系列水下图像增强算法，Han等对水下图像智能去雾和色彩还原算法进行了综述，Kaeli等概述了一组用于水下图像颜色校正改进的算法，郭继昌等对水下图像增强和复原算法进行了系统归纳并通过实验对比了不同算法，Moniruzzaman等梳理了近年来深度学习在水下图像分析中的应用。
然而，这些综述仅总结了水下目标探测某一关键技术的研究成果，目前仍缺少对水下目标探测关键技术的系统概述。
本文从水下图像预处理和水下目标检测、识别、跟踪技术入手，详细归纳了水下目标探测关键技术的研究现状。
根据是否需要构建模型，将水下图像预处理分为图像增强和图像复原，并重点分析了水下图像增强的各类方法（基于直方图处理、基于Retinex理论、基于图像融合和基于深度学习的方法）的优缺点。
由于水下目标跟踪技术的相关研究论文较少，本文主要从传统方法和深度学习两个角度讨论了水下目标检测与识别相关算法，并简要介绍了常用的水下图像数据集。
水下光学探测发展综述
一、水下探测技术发展现状光在水中传播，接收器接收的光信息主要由3 部分组成：从目标反射回来并经水介质光在水中传播，接收器接收的光信息主要由3 部分组成：从目标反射回来并经水介质吸收、散射损耗后的成像光束；光源与目标之间水介质散射的影响图像对比度的后向散射光；目标与接收器之间水介质散射较小角度并直接影响目标细节分辨率的前向散射光。
与大气成像技术相比，水下成像技术的研究重点就是减小水介质所具有的强散射效应和快速吸收功率衰减特性对水下通信、成像、目标探测所造成的影响。
目前主要有几种成像技术在实际中得到应用且达到较好的工作效果，它们的工作原理和技术特点如下所述。
1 同步扫描成像同步扫描技术是扫描光束(连续激光)和接收视线的同步，利用的是水的后向散射光强相对中心轴迅速减小的原理。
该技术采用准直光束点扫描和基于光电倍增管的高灵敏度探测器的窄视域跟踪接收。
如图1，激光扫描装置器使用窄光束的连续激光器, 同时使用窄视场角的接收器, 探测器与激光扫描装置分开放置，这样使得被照明水体和接收器视场的交迭区域尽量减少, 从而让后向散射光尽量少地进入接收器中,再利用同步扫描技术, 逐个像素点探测来重建图像，有效地提高成像的信噪比和作用距离。
美国Westinghouse 公司为美国海军生产的一种机械同步扫描SM2000 型水下激光成像系统, 其成像距离是普通水下摄像机的3 ～5 倍，有效视场可达70°，在30m 作用距离上可分辨25mm量级的图像。
该系统的有效视场大约为距离选通技术的5 倍, 成像质量(即分辨率)也比距离选通好。
图1：2、距离选通技术距离选通技术是利用脉冲激光器和选通摄像机，以时间的先后分开不同距离上的散射光和目标的反射光，使由被观察目标反射回来的辐射脉冲刚好在摄像机选通工作的时间内到达摄像机并成像。
如图2，采用脉冲激光源照明目标，接收端使用距离选通门，在照射的短脉宽激光的光从目标返回前，相机快门一直关闭，信号光抵达时，快门才打开，这样使得接收器几乎同时接收到整个视场内所有景物的反射光。
海洋探测技术的前沿发展
海洋探测技术的前沿发展海洋，这个占据了地球表面约 71%的广阔领域，一直以来都是人类探索的重要目标。
从早期的简单观测到如今的高科技探测，海洋探测技术不断取得突破性的进展，为我们揭开了海洋神秘面纱的一角。
近年来，海洋探测技术在多个领域都有了显著的进步。
其中，深海探测技术的发展尤为引人注目。
深海环境极端恶劣，高压、低温、黑暗，这些条件对探测设备和技术提出了极高的要求。
在深海探测中，无人潜水器的应用越来越广泛。
它们能够深入到几千米甚至上万米的深海，执行各种复杂的任务。
例如，自主式水下航行器（AUV）可以在没有人为干预的情况下，按照预设的路线进行探测，收集海洋物理、化学和生物等方面的数据。
而遥控式水下机器人（ROV）则可以通过线缆与母船相连，由操作人员在船上实时控制，进行更加精细的操作，如抓取样本、修复设备等。
除了无人潜水器，深海载人潜水器的技术也在不断提升。
像我国的“蛟龙号”载人潜水器，能够搭载科研人员深入深海，直接进行观察和研究。
这使得我们对深海的地质结构、生态系统等有了更直观、更深入的了解。
海洋声学探测技术也是海洋探测的重要手段之一。
声呐系统通过发射和接收声波，能够探测海洋中的物体、地形和水流等信息。
多波束测深声呐可以同时测量多个波束的水深，快速绘制出大面积的海底地形图。
而侧扫声呐则能够获取海底地貌的详细图像，帮助我们发现海底的山脉、峡谷、沉船等。
海洋光学探测技术同样在不断创新。
水下光学相机的分辨率越来越高，能够拍摄到更加清晰的海洋生物和海底景象。
激光雷达技术则可以通过测量激光的反射来获取海洋的三维信息，对于研究海洋的上层结构和浮游生物分布具有重要意义。
海洋地球物理探测技术为我们揭示了海底的地质构造。
磁力仪可以测量海底的磁场，帮助我们了解海底的岩石类型和地质历史。
重力仪则能够测量重力异常，推断海底的地壳结构和板块运动。
地震勘探技术通过在海床上布置地震检波器，接收人工激发的地震波，从而揭示海底地层的分布和结构。
水下光学图像中目标探测关键技术研究综述
水下光学图像中目标探测关键技术研究综述一、引言近年来，海洋信息处理技术蓬勃发展，水下目标探测技术的应用也日益广泛，涉及海底光缆的铺设、水下石油平台的建立与维修、海底沉船的打捞、海洋生态系统的研究等领域。
水下光学图像分辨率较高，信息量较为丰富，在短距离的水下目标探测任务中具有突出优势。
然而，由于受水下特殊成像环境的限制，水下图像往往存在噪声干扰多、纹理特征模糊、对比度低及颜色失真等诸多问题。
因此，水下目标探测任务面临诸多挑战，如何在图像可视性较差的情况下，精确、快速、稳定地检测识别和跟踪水下目标物体是亟待解决的问题。
根据水下目标探测任务的执行步骤，将基于光学图像的水下目标探测关键技术分为图像预处理和目标探测两部分。
其中，水下目标探测特指水下目标检测、识别与跟踪。
近年来，国内外研究人员对基于光学图像的水下目标探测关键技术进行了大量研究，水下目标探测技术取得了迅速发展，一些研究人员总结了关键技术的发展现状。
Sahu等总结了一系列水下图像增强算法，Han等对水下图像智能去雾和色彩还原算法进行了综述，Kaeli等概述了一组用于水下图像颜色校正改进的算法，郭继昌等对水下图像增强和复原算法进行了系统归纳并通过实验对比了不同算法，Moniruzzaman等梳理了近年来深度学习在水下图像分析中的应用。
然而，这些综述仅总结了水下目标探测某一关键技术的研究成果，目前仍缺少对水下目标探测关键技术的系统概述。
本文从水下图像预处理和水下目标检测、识别、跟踪技术入手，详细归纳了水下目标探测关键技术的研究现状。
根据是否需要构建模型，将水下图像预处理分为图像增强和图像复原，并重点分析了水下图像增强的各类方法（基于直方图处理、基于Retinex理论、基于图像融合和基于深度学习的方法）的优缺点。
由于水下目标跟踪技术的相关研究论文较少，本文主要从传统方法和深度学习两个角度讨论了水下目标检测与识别相关算法，并简要介绍了常用的水下图像数据集。
海洋工程中的水下探测技术
海洋工程中的水下探测技术水下探测技术是海洋工程中至关重要的一个组成部分。
随着科技的发展，这种探测技术不断地得到改善和升级。
本文将从多个方面来介绍水下探测技术的发展和相关的应用。
一、近年来水下探测技术的发展概况随着现代科技的不断发展，海洋工程日渐成熟。
近年来，水下探测技术也得到了快速发展。
在水下探测技术的领域中，声学探测技术和电磁探测技术已经应用得比较广泛。
其中，声学探测技术可以用于探测大型海洋设施、岩石和底质，也可以用于解决潜水员在深海中的通信问题。
至于电磁探测技术，则可以用于探测深海油气资源、矿物资源和海底管道等。
目前，水下探测技术主要分为两类：有源和无源。
有源探测意味着向水下发送一定的信号，并从返回的信号中分析探测目标的信息。
而无源探测则是通过分析周围环境中的信号来判断目标的存在。
二、声学探测技术在水下探测中的应用声学探测技术在水下探测技术中占据着重要的地位。
声学探测技术一般通过声纳来进行探测，可以把声波反射回来的回声测量好并加以分析。
声纳可以用于探测海底细节、制图、探测船舶和潜艇等。
此外，测量声速和声传播路径等声学参数也非常重要，可以用于预测海洋环境的变化。
三、电磁探测技术在水下探测中的应用电磁探测技术主要是通过电磁波来进行信号的发送和接收。
由于电磁波的能量大，其穿透力非常强，因此可以用于探测深海油气资源、矿物资源和海底管道等。
在这种技术中，信号通常是从海底或地形高起点发出的，然后在返回时被接收。
这种技术不仅可以用于探测固体物体，还可以用于探测海底照明，以帮助潜水员在深海中进行工作。
四、新型水下探测技术的应用探索除了传统的声学探测和电磁探测技术外，还有许多新型的水下探测技术陆续问世。
比如说，光学探测技术现在已经可以通过水下光纤传输来进行水下通信；水下GPS技术可以通过浮标定位来准确测量潜水员和设备的位置等。
这些新技术的应用范围还在不断扩大，可以应用于海洋科学的研究、自然资源的勘探和有效的海洋保护等方面。
海洋生态光学测量与探测仪器的发展与应用
海洋生态光学测量与探测仪器的发展与应用近年来，随着人类对海洋环境的关注越来越深入，海洋生态光学测量与探测仪器的发展与应用也变得愈发重要。
这些仪器的开发和应用，有助于我们更好地了解海洋生态系统的现状和演变趋势，为海洋生态环境保护和可持续管理提供科学依据。
本文将重点介绍海洋生态光学测量与探测仪器的发展历程、技术特点以及应用领域。
海洋生态光学测量与探测仪器的发展可以追溯到上个世纪70年代。
以往人们对海洋生态系统的了解主要依靠实地考察和取样分析，但这种方法存在破坏性、耗时费力和结果及时性差的问题。
随着光学技术的进步，特别是激光技术和光电传感器的应用，各种先进的海洋生态光学测量与探测仪器相继被研发出来。
这些仪器通过测量海洋水体的光学特性，如光反射、散射和吸收等，可以提供丰富的海洋生态信息，如浮游植物光合作用活性、水体浊度、有机物质分布和底栖生物群落结构等。
因此，海洋生态光学测量与探测仪器成为海洋生态系统研究的重要工具。
海洋生态光学测量与探测仪器的发展也面临着一些挑战。
首先，海洋环境的复杂多变性对仪器的性能提出了高要求。
海洋中常常存在较大的光学失真和强烈的散射噪声，这会影响到仪器对光学信号的准确测量。
其次，海洋中的生物和颗粒物质具有很大的多样性，这对仪器的灵敏度和测量范围提出了挑战。
同时，海洋环境的深度和宽广度也对仪器的稳定性和适应性提出了要求。
为了克服这些挑战，研究人员不断改进仪器的设计和技术，提高其在复杂海洋环境下的性能。
当前，海洋生态光学测量与探测仪器的应用已经覆盖了多个领域。
首先，这些仪器在海洋生物学研究中得到了广泛应用。
测量海洋水体中浮游植物的光合作用活性和生物量分布，可帮助研究人员了解海洋生态系统的结构和功能，评估海洋生产力和生态系统健康状况。
其次，海洋生态光学测量与探测仪器在海洋环境监测和污染防治方面也发挥着重要作用。
通过测量水体的透明度、浊度和有机物分布，可以实时监测海洋环境的水质状况，发现异常现象并及时采取措施。
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一、水下探测技术发展现状光在水中传播，接收器接收的光信息主要由 3 部分组成：从目标反射回来并经水介质光在水中传播，接收器接收的光信息主要由3 部分组成：从目标反射回来并经水介质吸收、散射损耗后的成像光束；光源与目标之间水介质散射的影响图像对比度的后向散射光；目标与接收器之间水介质散射较小角度并直接影响目标细节分辨率的前向散射光。
与大气成像技术相比，水下成像技术的研究重点就是减小水介质所具有的强散射效应和快速吸收功率衰减特性对水下通信、成像、目标探测所造成的影响。
目前主要有几种成像技术在实际中得到应用且达到较好的工作效果，它们的工作原理和技术特点如下所述。
1 同步扫描成像同步扫描技术是扫描光束(连续激光)和接收视线的同步，利用的是水的后向散射光强相对中心轴迅速减小的原理。
该技术采用准直光束点扫描和基于光电倍增管的高灵敏度探测器的窄视域跟踪接收。
如图1，激光扫描装置器使用窄光束的连续激光器, 同时使用窄视场角的接收器, 探测器与激光扫描装置分开放置，这样使得被照明水体和接收器视场的交迭区域尽量减少, 从而让后向散射光尽量少地进入接收器中,再利用同步扫描技术, 逐个像素点探测来重建图像，有效地提高成像的信噪比和作用距离。
美国Westinghouse 公司为美国海军生产的一种机械同步扫描SM2000 型水下激光成像系统, 其成像距离是普通水下摄像机的3 ～5 倍，有效视场可达70°，在30m 作用距离上可分辨25mm 量级的图像。
该系统的有效视场大约为距离选通技术的5 倍, 成像质量(即分辨率)也比距离选通好。
图1：2、距离选通技术距离选通技术是利用脉冲激光器和选通摄像机，以时间的先后分开不同距离上的散射光和目标的反射光，使由被观察目标反射回来的辐射脉冲刚好在摄像机选通工作的时间内到达摄像机并成像。
如图2，采用脉冲激光源照明目标，接收端使用距离选通门，在照射的短脉宽激光的光从目标返回前，相机快门一直关闭，信号光抵达时，快门才打开，这样使得接收器几乎同时接收到整个视场内所有景物的反射光。
在该系统中, 非常短的激光脉冲照射目标物体，照相机快门打开的时间相对于照射目标的激光发射时间有一定的延迟, 并且快门打开的时间很短, 在这段时间内, 探测器接收从目标返回的光束, 从而排除了大部分的后向散射光。
此种方法对解决由海水中的悬浮颗粒引起的后向散射问题很有力。
系统的距离分辨率由激光脉冲宽度和探测器选通门宽度决定，宽度为1ns 激光脉冲和宽度为1ns 成像仪结合，能提供30 ～60cm 的距离分辨率。
如果选通脉冲宽度和激光脉冲宽度都很窄，使得只有目标附近的反射光才能到达摄像机，那么就能大大提高回波信号的信噪比，该系统典型视场为12°～13°。
距离选通技术现在已经是一种较为成熟的技术，在实用化系统中证明了 6 倍衰减长度的距离上该成像技术具有成像识别目标的能力，能在大于10 个衰减长度的距离上探测到目标。
图2目前典型的水下距离选通光电成像系统主要有：⑴目前典型的水下距离选通成像系统是加拿大DRDC Valcartier（国防研究所）的LUCIE （Laser Underwater Camera Image Enhancer LUCIE）系列产品，装载在ROV 上可工作在200 m 的海下，对港口和深海进行探测和监测。
该产品至今已发展了三代。
第三代手持式LUCIE（2006～2009）由DRDC & NSS 联合开发，用于搜救。
LUCIE2 系统可在衰减长度（AL：辐射衰减到1/e 时的传输距离）距离对竖条纹靶成像；在AL 处可分辨16 mm/lp 的分辨力靶图；并可与高频成像声纳形成融合图像。
⑵新加坡：水下激光雷达成像南洋理工大学研制了一款距离选通成像系统。
主动光源采用 5 ns 脉宽532 nm YAG激光器，单脉冲能量160 mJ，接收器采用ICCD。
Andrzej Sluzek 等利用该系统进行选通图像的自适应融合，获得所有成像路径上的目标图像，增大了距离选通系统的影深。
⑶瑞典：Aqua Lynx 水下距离选通相机。
瑞典国防研究所的H. M. Tulldahl等2006年利用该系统在清水和浊水中进行了实验。
实验所用清水的衰减系数c＝m－1后向散射系数bb＝m－1。
浊水c＝m－1，b＝m－1。
衰减和后向散射系数采用标定的HobLabs公司的c-Beta 透射计测得。
实验结果表明，距离选通系统的探测距离是传统摄像机的 2 倍，识别距离是传统摄像机的倍。
⑷中国：北京理工大学水下距离选通相机“十五”期间北京理工大学与北方夜视公司合作，研制成功适合水下激光成像系统用的高性能ns 级选通型超二代微光ICCD器件，突破了距离选通成像小型程控电源及其控制技术，成功进行了水下和陆上的选通成像实验。
2006年获得国家863 计划“海洋技术”领域“深海探测与作业技术”专题“水下运载技术”方向“深海水下运载平台的激光距离选通成像探测技术研究”（2006AA09Z207）的支持，开展水下脉冲激光距离选通成像技术研究，采用 5 ns 脉宽的距离选通ICCD成像系统和DPL Nd:YAG大功率脉冲激光器，研制成水下距离选通成像实验系统，进行了实际水下成像实验，连续实时上传的水下视频图像具有较好的成像效果。
3、偏振成像技术偏振成像技术是利用物体的反射光和后向散射光的偏振特性的不同来改善成像的分辨率。
激光波长与海水及海水中悬浮颗粒和有机物分子的尺寸相当，其相对折射率为～，一般遵从瑞利或米氏散射理论。
根据散射理论, 悬浮粒子后向散射的退偏振度小于物体后向散射光的退偏振度。
如果在水下用偏振光源照明, 则大部分后向散射光也将是偏振的, 如果采用适当取向的检偏器对后向散射光加以抑制，从而可使图像对比度增强。
如当检偏器的偏振方向与光源的偏振方向平行, 物体反射光能量和散射光能量大约相等, 对比度最小, 图像模糊; 而当两者偏振方向垂直时, 接收到的物体反射光能量则远大于光源的散射光能量, 对比度最大, 图像清晰。
在近几年的科研中以色列理工大学在水下偏振光成像技术中取得了显著的成果2005年以色列理工的Nir karrpel 和Yoar 开发了便携式偏振水下成像系统。
该系统有如下特点：1、有已知的线性辐射响应2、较低的噪声影响3、便携无需外部设备和外接电源。
其设备如图：2009年以色列理工大学的Tali Treibitz发表了关于主动偏振去除后向散射的方法。
运用主动场景辐射在人工照明场构成图像。
根据重构模型，提出恢复被测物体的信息的方法。
该方法也可以提取粗略的3D场景信息。
这种方法的原理是：相机配备有一个偏振分析仪器，当分析仪器和光源偏振镜处于不同偏振状态时，立刻提取两帧场景图。
根据获取的图像运用相应的重构算法来恢复图像。
如图：重构效果:4水下激光三维成像技术（1）条纹管成像激光雷达可提供很好的三维信息，其原理是通过测量短脉冲激光在发射机与目标之间的往返时间，来还原出目标的距离像。
目标的距离信息首先转换成为回波信号的时间信息，即回波的时间先后，然后又通过条纹管转换成为条纹像的空间信息。
该技术使用脉冲激光发射器和时间分辨条纹管接收器。
如图3，反射的回波信号（激光束）由接收光学系统静电聚焦到条纹管的狭缝光电阴极上，进入两平行板之间，平行板电极上加有随时间线性变化的斜坡电压，由于不同时刻进入偏转系统的电子受到不同偏转电压的作用，电子束到达荧光屏时，将沿垂直于狭缝的方向展开。
条纹管在此方向上分成了多个时间分辨的通道，不同时间到来的回波信号在条纹管的屏幕上显示的条纹位置不同，利用屏幕上条纹的相对位置就可以分辨出目标的距离信息。
另外还可以根据目标表面的反射率的不同得到目标的强度信息。
这样在条纹管的荧光屏上就可以得到目标的距离- 强度- 方位角的图像信息，并由耦合在条纹管荧光屏上的CCD图像读出系统读出。
目标输出图像中每行代表不同时间的条纹图像,每列代表一个可时间分辨的通道。
在STIL 结构中, 每个激光脉冲在整个扇形光束产生一个图像，可以提供更大的扫描宽度。
因此，使用当前激光器和CCD 技术所能达到的相对适中的脉冲重复频率就能得到较高的搜索速度。
STIL 具有距离精度高(小于5cm)、方位视场角大(大于30°)、空间分辨力高(高于512 像素)等优点。
近年水下激光三维成像技术被广泛运用于水下探测领域。
2002年Karl D. Moore 和Jules S. Jaffe发表关于使用三维激光线性扫描系统测量海底高分辨率地形的论文。
研究人员通过在墨西哥湾的实验获取了高分辨率水深资料：覆盖两个沙波周期获取一个长为米的一维横断面；同样该系统也可以用来测量反射率和产生三维底部探测区域图。
实验原理如图：2006年日本静冈大学的Atsushi Yamashita, Shinsuke Ikeda 等发表了运用激光测距仪对未知水生环境进行三维测量的论文。
文中针对浅水测量中由于水汽交界面引起折射造成的图像失真进行了分析和复原。
如图：2010年Roger Stettner研发的3D闪存激光雷达。
该技术仅用一个激光脉冲便可获取整个画面的三维信息。
其特点是有极高的数据传输速率，通过增加相关的三维焦平面阵列（FPA）能够大大提高数据的传输速率其原理如下图：5、使用结构光技术结构光技术(Structured Light)是一种主动式三角测量技术，其基本原理是：由激光投射器投射可控制的光点、光条或光面到物体表面形成特征点，并由CCD摄像机拍摄图像，得到特征点的投射角，然后根据标定出的空间方向、位置参数，利用三角法测量原理计算特征点与CCD 摄像机镜头主点之间的距离。
卡耐基梅隆大学的使用距离补偿技术如图：该系统使用投影机创造机构光模型。
该系统所获得的图像对比度明显优于宽视角照明系统。
进一步处理可获得被测物体深度图。
另一种方法是合成孔径法。
M..Levoy使用星群照明光源。
每个亮点摄像特点的方位。
当不同设置的光照明源活动时可获取多个框架。
其中每个组合产生不同的照明模式。
这些获得的框架包含类似于通过泛光灯照明中得到的反向散射。
当对这些数据进行后续处理时，统计了基于这组框架的后向散射，这些后向散射被去除以提高图象的质量。
其它方法依赖于空间的相干性，比如那些使用结构化照明完成物体形状的复原和运动幅度的成像的构思，由于受限制于所需光学的实际大小，并且由于场景的合理大小的现实实际问题，这些构思没被研究。
6、多个视角的图像建设所获取的一个图像场景收集了从不同的位置的图像信息。
利用这些信息进行三维重建。
这可以通过对所需区域进行高分辨率的光学探测而完成，使用单一的成像系统，或使用多个成像系统，让探测工作在很短时间内进行。