论文水下光电成像技术简介
光电信息科学与工程在海洋开发中的应用
光电信息科学与工程在海洋开发中的应用近年来，随着科学技术的不断进步和社会经济的快速发展，人们对于海洋资源的开发利用越来越重视。
而光电信息科学与工程作为一门新兴的科学领域，因其在海洋开发中的广泛应用而愈发受到人们的关注。
本文将就光电信息科学与工程在海洋开发中的应用进行探讨。
一、海洋资源勘探与开发1.水下光学成像技术水下光学成像技术是一项重要的海洋资源勘探技术。
通过利用光电信息科学与工程的成果，可实现对海底地形、水下生态等的高清晰度成像，为海洋资源的勘探提供了有效手段。
2.海底光纤通信技术海底光纤通信技术是现代海洋开发中不可或缺的一项技术。
借助光电信息科学与工程，可以实现海底光纤的布线与维护，为海洋资源的开发与利用提供高速、稳定的通信传输方式。
二、海洋生态环境保护1.水下光学监测技术水下光学监测技术是海洋生态环境保护的重要手段之一。
利用光电信息科学与工程的技术手段，可以实时监测水质、水温、海洋生物分布等指标，及时掌握海洋生态环境的变化情况，为海洋资源的保护和可持续利用提供数据支持。
2.海洋生物光学研究海洋生物光学研究是光电信息科学与工程在海洋生态环境保护中的一大应用领域。
通过探究海洋生物的光学特性，可以揭示海洋生态系统的结构与功能，为海洋生态环境的保护与恢复提供科学依据。
三、海洋能源开发利用1.海洋太阳能利用利用光电信息科学与工程的技术手段，可以实现对太阳能的高效利用。
在海洋能源开发中，通过太阳能光伏发电和太阳能热发电等方式，可以实现对海洋能源的利用，进一步促进海洋能源的可持续发展。
2.潮汐能、波浪能利用光电信息科学与工程的技术进展也为潮汐能、波浪能等海洋能源的开发提供了支持。
通过光电传感、光电转换等技术手段，可以实现对潮汐和波浪等能源的捕捉和转换，为海洋能源的开发利用提供技术保障。
综上所述，光电信息科学与工程在海洋开发中展示出巨大的应用潜力。
通过水下光学成像技术的发展，可以实现对海洋资源的高清晰度勘探；海底光纤通信技术的应用，为海洋资源的开发与利用提供高速、稳定的通信传输方式；水下光学监测技术与海洋生物光学研究的发展，有助于海洋生态环境的保护与恢复；利用光电信息科学与工程的技术手段，可以实现海洋能源的开发与利用，进一步促进海洋能源的可持续发展。
水下目标偏振成像探测技术研究
水下目标偏振成像探测技术研究水下目标偏振成像探测技术研究目前，随着科学技术的快速发展，人们对于水下目标的探测与成像技术提出了更高的要求。
传统的成像技术在水下存在着许多限制与挑战，例如水质影响、光线衰减等，导致成像质量较低。
而近年来，水下目标偏振成像探测技术逐渐崭露头角，并在水下探测领域取得了显著的成果。
本文将重点研究水下目标偏振成像探测技术的原理、方法以及应用前景。
水下目标偏振成像探测技术是利用光的偏振特性进行目标探测和成像的一种新兴技术。
光波传播时会受到水介质的吸收、散射以及反射等因素的影响，而波长较长的红外光波在水中的传输损失相对较小，因此我们可以选择合适波长的红外光进行水下目标的探测与成像。
偏振成像探测技术的基本原理是通过采集目标表面反射光的偏振信息，借此获取目标特征并进行成像。
在水下环境中，利用偏振成像技术可以有效地抑制散射光与背景噪声，提高成像质量和目标的对比度。
因此，水下目标偏振成像技术在海洋勘探、水下生态环境监测以及水下遗址考古等领域具有广阔的应用前景。
水下目标偏振成像探测技术的方法主要有两种，分别是直接法和间接法。
直接法是通过直接测量目标表面反射光的偏振状态，然后根据偏振光的传输特性进行成像。
这种方法可以获得较高的成像分辨率和目标对比度，但在实际应用中存在困难，由于水下环境中的大气湍流、光散射等因素，导致目标偏振信息容易受到干扰。
间接法是通过分析目标散射光与背景光的偏振差异来确定目标位置与形态，然后进行成像。
这种方法相对直接法更为稳定可靠，但成像分辨率相对较低。
未来的研究方向主要集中在两个方面：一是完善水下目标偏振成像探测技术的理论基础，探究光波在水中的传播规律和散射特性，以提高成像质量和目标对比度；二是开发更高效、更精确的探测设备与算法，以提升水下目标偏振成像的实际应用能力。
这些研究对于加深我们对水下世界的了解，保护海洋环境，促进水下资源开发与利用等方面具有重要的意义。
综上所述，水下目标偏振成像探测技术是一项具有广阔应用前景的水下探测技术。
水下成像传感器原理及应用
水下成像传感器原理及应用水下成像传感器是一种能够在水下环境中获取图像信息的设备。
由于水下环境的特殊性，水下成像传感器的原理和应用与陆地上的传感器有所不同。
下面将就水下成像传感器的原理及应用进行详细介绍。
一、水下成像传感器原理水下成像传感器的工作原理主要包括光学成像、图像传输和信号处理三个部分。
1. 光学成像光学成像是指将水下物体的光信号转换成电信号的过程。
水下成像传感器通常采用激光、超声波或声纳技术来获取水下物体的信息。
其中，激光成像是最常见的水下成像技术之一。
激光束在水中传播时会受到散射和吸收的影响，因此激光成像系统需要通过波束形成、多普勒调制等技术来提高成像质量。
2. 图像传输图像传输是将光学成像获得的数据传输到地面或其他设备进行处理和显示的过程。
由于水下传输介质的特殊性，水下成像传感器通常采用无线传输或光纤传输技术。
其中，无线传输技术包括声纳、蓝牙和Wi-Fi等，而光纤传输技术则采用光纤传输信号。
3. 信号处理信号处理是对图像进行增强和重建的过程。
由于水下成像受到水下环境的影响，图像质量通常较差，因此需要进行信号处理以提高图像的清晰度和对比度。
信号处理的方法包括滤波、降噪、增强和重建等。
另外，还可以借助计算机视觉算法来提取和分析图像上的信息。
二、水下成像传感器应用水下成像传感器在海洋勘探、水下探测和水下机器人等领域具有广泛的应用。
1. 海洋勘探海洋勘探是水下成像传感器最常见的应用领域之一。
水下成像传感器可通过激光或声纳等技术获取海底地形图像，帮助海洋勘探人员进行海底勘测、沉船探测以及地理地质研究等工作。
水下成像传感器还可以用于监测海洋底层水体的温度、盐度和酸碱度等参数，为科学家研究海洋环境提供数据支持。
2. 水下探测水下探测主要应用于水下管道、水下遗址和水下设备等区域。
通过激光和声纳等技术，水下成像传感器可以实时监测水下管道的泄露情况、水下遗址的位置和形态，以及水下设备的状态和损坏情况。
这为水下维修和救援提供了重要的参考依据，并减少了人工操作的风险。
水下光电成像技术与装备研究进展(下)
Ｒｅ ｉｗ ｆ ｄ ｒ ｔｒＯｐ ｏｅｅ ｔｉａ ｍａ ｉ ｇＴ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｕ ｐ ｎ （Ｉ ｖｅ ｏ Ｕｎ ｅ ｗａ ｅ ｔ —ｌｃｒｃ ｌ Ｉ ｇｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄＥｑ ｉｍｅ ｔ Ｉ）
Ｊ Ｎ ｅ — ｉ Ｗ Ａ Ｎ Ｇ ａ， ＣＡ Ｏ ｎｇ ｍ ｅ ， ＨＵ ＡＮ Ｇ ｕ— ｅ ， ＬＩ Ｊｎ Ｉ Ｗ ｉｑ ， Ｘｉ Ｆｅ — ｉ Ｙｏ ｗ ｉ Ｕ ｉ ｇ， ＩＨ ａ －ａ ｉｌｎ， ＸＵ Ｃｈａ ｏ
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Ｋｅ ｗｏｒ ｙ ｄｓ： ｕｎ ｅ ａｅ ｉ ｇ ｎ ｄ ｒ ｔ ｒ ｍａ ｉ ｇ， ｌ ｓ ｒ ｃ ｎ ｎｇ， ｐｏ ａ ｉ ｅ ｉ ｇ ｎ ｗ ａ ｅ ｓ ａ ｎｉ ｌｒｚ ｄ ｍａ ｉ ｇ， ｓｒ ｃｕｒ ｄ ｉ ｈ ｉ ｇｉ ｔｕ ｔ ｅ ｌｇ ｔ ｍａ ｎｇ， ｏ ｔｃ ｌａ ｏ ｔｃｈ ｂ ｉ ｍａ ｎｇ， ｕｎ ｅ ｗａ ｅ ｇ ｏｃ ｓ ｉ ｇ ｐ ｉ ａ — ｃ ｕｓｉ ｙ ｒｄ ｉ ｇｉ ｄ ｒ ｔｒｉ ｍａ ｅｐｒ ｅ ｓｎ
第３卷 第３ ３ 期 ２１年 ３ ０１ 月
红 外 技 术
Ｉ ｒ ｒ ｄ Ｔｅ ｈ ｎｆａ ｅ ｃ ｎｏｌｇｙ ｏ
ＶＯ１３ Ｎ Ｏ３ ．３ ．
Ｍ ａ． ２ ｒ ０１１
＜ 综述 与评 论 ＞
水 下 光 电成 像 技 术 与装 备研 究进 展 （ ） 下
金伟其 ，王 霞，曹峰梅 ，黄有 为，刘 敬 ，李海 兰，徐
和装 置具 有 意义 。
水下成像技术
水下激光成像技术5 水下激光成像技术本文主要介绍了近年发展起来的三种主要的激光水下成像方法，即常规水下激光成像、高分辨率水下激光三维成像和偏振激光成像，分析了它们各自的工作原理、特点以及各自的发展状况。
水下成像技术在水下目标发现、海面材料探测及海洋地理工程中具有广泛而重要的应用价值，正受到各国研究者的日益重视。
与我们平常所见空气中成像技术不同，水介质的特性是强散射效应和快速吸收功率衰减，因此直接将摄像机运用到水中，由于强散射效应，图像的噪声很大，且距离有限。
激光器的运用从某种程度解决了成像的距离问题，在过去的几年中，成像距离和图像质量得到了很大程度的提高，这些进步都是因为采用了非传统成像技术和激光技术。
本文对主要的几种水下成像技术进行了分析，讨论了它们各自的技术原理和发展动态。
5.1工作原理由上所述，与大气成像技术相比，水下成像技术的重点是要减小水这一特定介质所具有的强散射效应和快速吸收功率衰减特性对成像质量的限制。
目前已经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见表1。
表1 主要水下成像技术的工作原理比较5.1.1常规激光水下成像技术常规水下成像技术包括激光扫描水下成像和距离选通激光水下成像。
其中激光扫描水下成像是利用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，在这种系统中，探测器与激光束分开放置，激光发射器使用的是窄光束的连续激光器，同时使用窄视场角的接收器，两个视场间只有很小的重叠部分，从而减小探测器所接收到的散射光。
利用同步扫描技术，逐个像素点探测来重建图像。
因此这种技术主要依靠高灵敏度探测器在窄小的视场内跟踪和接收目标信息，从而大大减小了后向散射光对成像的影响，进而提高了系统信噪比和作用距离。
距离选通成像系统采用一个脉冲激光器，具有选通功能的像增强型CCD成像期间，通过对接收器口径进行选通来减小从目标返回到探测器的激光后向散射。
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。
用于水下考古的高清多光谱成像系统设计
用于水下考古的高清多光谱成像系统设计一、水下考古的高清多光谱成像系统概述随着科技的发展，水下考古学已经成为考古学领域中一个重要且活跃的分支。
水下考古不仅能够揭示古代文明的海洋活动，还能为研究历史提供珍贵的实物证据。
然而，由于水下环境的特殊性，传统的考古方法在水下考古中面临诸多挑战。
高清多光谱成像技术作为一种先进的水下探测技术，能够提供比传统方法更为清晰和详细的图像，对于水下考古具有重要的应用价值。
1.1 高清多光谱成像系统的核心特性高清多光谱成像系统的核心特性在于其能够捕捉到不同波长的光，从而获取到比传统单色成像更为丰富的信息。
这种系统通常包括多个光谱通道，能够同时捕获从可见光到近红外光的广泛光谱范围。
通过分析这些光谱数据，可以揭示出水下物体的材质、年代和环境条件等信息。
1.2 高清水下成像系统的应用场景高清多光谱成像系统在水下考古中的应用场景十分广泛，包括但不限于以下几个方面：- 沉船考古：对沉船遗址进行详细的图像记录，分析船体结构和遗物分布。
- 珊瑚礁生态研究：监测珊瑚礁的健康状况，评估环境变化对珊瑚礁的影响。
- 水下文物保护：对水下文物进行无损检测，评估其保存状态和保护需求。
- 海底地形测绘：绘制海底地形图，为海洋资源开发和环境监测提供基础数据。
二、高清多光谱成像系统的设计与实现高清多光谱成像系统的设计与实现是一个复杂的过程，涉及到光学、电子、计算机科学等多个领域的技术。
以下是该系统设计的关键组成部分和实现步骤。
2.1 光学成像组件光学成像组件是高清多光谱成像系统的核心部分，它包括镜头、滤光片、成像传感器等。
镜头负责聚焦光线，滤光片用于选择特定波长的光，而成像传感器则负责捕捉这些光线并将其转换为电信号。
为了获得高清的图像，需要选择高分辨率的成像传感器，并设计合适的光学系统以减少像差和提高成像质量。
2.2 光谱分离与合成技术多光谱成像系统需要将不同波长的光分离并捕获，这通常通过使用分光器和多个成像传感器来实现。
水的光学特性及其对水下成像分析
水的光学特性及其对水下成像分析水下光学成像技术是当前探索水下奥秘的基本方法之一，在生物学、地质学、港口工程等多个领域内有重要的意义，但由于水本身的性质，其作为介质时的光学性质与空气有所不同，光线在水下传播时水体对光线的吸收和后向散射会造成很大的图像噪声，降低图像质量，加之传输距离有限，一般的成像系统在水中使用时像差会发生变化，色差和畸变明显增大，成像质量差，图像清晰度低，因此有必要对水的光学特性及其对水下光学成像质量的影响进行研究，以为适用于水下环境的特殊成像系统的研制提供理论基础。
一、水的光学特性光在水介质和空气介质中的传输有着较大的差异，介质的密度对光的吸收和散射有着很大的影响，空气的密度小因而对光的吸收和散射也相对较小，水的密度为空气的800多倍，对可见光有着严重的吸收和散射作用。
水对光波的散射和吸收可造成光在水中的衰减，即使是在最纯净的水中，水对光也有着严重的衰减，且是按指数规律迅速衰减，水介质对光的衰减特性通常是使用衰减长度表示。
（一）水对光的选择吸收特性水对光的吸收在不同的光谱区域是不同的，具有明显的选择性。
水对光谱中的紫外和红外部分表现出强烈的吸收，在可见光谱区段，吸收最大的分别是红色、黄色和淡绿光谱区域。
纯净水和清的大洋水在光谱的蓝-绿区域透射比量大，其中波长为462-475nm的蓝光衰减最少。
但在这个蓝-绿窗口，水的吸收也足以使光的强度每米衰减约百分之四。
其它颜色的光被吸收得更多，几米之外几乎完全消失了。
（二）水对光的散射特性如果水下仅存在对光能量的吸收，可以通过加大照明光源功率来提高水下成像距离，但水对光的散射现象随着照明的增强更趋严重，使水下成像更为困难。
水中光散射是指光在水中传播时，受到介质微粒的作用，偏离原来直线传播的方向。
水中散射有两种，即纯水本身产生的散射和由悬浮粒子所引起的散射。
散射方式主要有前向散射和后向散射。
比入射光波长小很多的无吸收粒子的散射遵从瑞利定律，散射粒子的大小接近于入射光的波长时，存在着一个比较复杂的共振状态，称为米氏散射。
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水下光电成像技术简介激光距离选通成像技术是当前国内外不断发展且应用有效的水下光电成像技术之一,国外20世纪90年代后陆续公开了一些水下光电成像探测系统和实验结果。
结合海洋资源勘探、水下救援和侦察等应用领域的需求,全面介绍并对比分析了当前国内外典型水下激光距离选通成像装置和性能水平,讨论了其技术特点,对水下激光距离选通成像技术的发展和装置应用具有意义。
激光距离选通成像技术是当前国内外不断发展且应用有效的水下光电成像技术之一,国外20世纪90年代后陆续公开了一些水下光电成像探测系统和实验结果。
结合海洋资源勘探、水下救援和侦察等应用领域的需求,全面介绍并对比分析了当前国内外典型水下激光距离选通成像装置和性能水平,讨论了其技术特点,对水下激光距离选通成像技术的发展和装置应用具有意义。
我国宽广的海域具有丰富的资源，但由于与周边国家存在一些海域的归属争议，特别是近年来对能源的需求和国际势力的插手，更加剧了我国周边海域出现战事争端和资源争夺的可能。
针对深海资源开发、海洋科研以及水下工程作业、考古和救援的迫切需求，研究适合载人潜水器、遥控潜水器、自治式潜水器、水下滑翔器、水下救援等高分辨力水下目标探测、观察、定位和分析技术成为国内外研究的重要方向。
目前水下成像探测技术主要有声探测和光电探测两种途径。
声探测技术探测距离较远，但成像的空间分辨力较差，难以完全适应高分辨力成像的需要；光电成像探测技术分辨力高，但由于光线在水中快速衰减，在一定深度以下往往需要辅助照明，且由于照明光后向散射的影响，使得人眼直接观察以及传统连续照明电视成像的有效作用距离较短，因此，提高水下光电成像系统的作用距离和细节分辨能力需要采用特殊的光电成像方法。
本文将重点分析国内外水下光电成像技术与系统研究进展，特别是激光扫描成像、偏振成像等几种特殊的水下光电成像技术，希望对国内有关方面的研究具有参考作用。
1 几种水下光电成像技术与系统国外从20世纪70年代开始主被动水下光电成像探测技术的研究，90 年代后陆续公开了一些水下光电成像探测系统和实验结果。
由于光在水下传输的衰减和后向散射是限制水下光电成像系统作用距离的主要因素，在纯净水和清澈的海水中，蓝绿光透射比最大，因此成为当前水下光电成像的主要传输窗口。
水下光电成像技术研究的重点是提升成像的对比度，提高水下观察距离和细节分辨能力。
除了常规连续光照明水下电视系统外，目前其它有效的水下光电成像技术可分为以下六类：时间区分/距离选通光电成像技术、空间区分/激光同步线扫描技术（LLS）、偏振光成像技术、结构光成像技术、调制/解调去除散射光技术和多视角图像构造技术。
1.1 时间分辨/距离选通光电成像技术脉冲激光照明＋选通光电成像结合的激光距离选通光电成像技术是当前最有效的水下光电成像技术之一，国外已成功将其应用于ROV、AUV 平台以及水下救援装备，国内也有相关的实验系统研制[。
随着激光器和选通成像器件技术的发展，系统性能得到不断提高，作用距离达到水下连续照明光电成像系统的3～5 倍以及潜水员在自然光照射下水下观察距离的6～10倍。
有关内容可参见本文上部。
1.2 空间分辨/激光线扫描（LLS）技术激光线扫描水下成像技术是一种利用准直线阵激光与瞬时视场很窄的接收器间同步扫描成像技术，其介于早期的点激光二维扫描以及距离选通成像之间，相对于点激光扫描提高了成像速度，相对于距离以往的LLS技术采用连续（CW）的蓝绿激光器作为光源，其缺点是常受到视场重叠区域或环境散射光引起的散射噪声影响。
为进一步提高作用距离，CW-LLS系统可采用增加光源与探测器间距的方法减少视场重叠范围，但会带来系统体积的增加。
理论模拟表明在浑浊水体中系统成像距离可达6个衰减长度（AL），但实验表明在该距离附近图像已受前向散射引起的对比限制。
为此，可将CW 激光源替换为脉冲激光源，将常规探测器替换为选通型探测器，构成脉冲激光线扫描（PG-LLS）成像系统，模拟仿真表明其成像距离可超过7AL。
港科海洋学研究所（HBOI）开发了一款脉冲激光线扫描成像系统样机，采用光选通成像降低了对激光功率的要求，因此，被认为是目前最优的水下距离增强成像技术之一。
LLS 系统的接收器通常采用光电倍增管或高速成像的条纹管作为成像器件。
电倍增管（PMT）及高重频（357 kHz）、高功率绿光激光器（FWHM 为6～7 ns 的高斯脉冲）。
1988 年美国“罗伯茨”号护卫舰在阿拉伯湾被廉价的水雷几乎击沉后，Kaman 宇航公司研制了“魔灯”水雷探测激光雷达（如图2）。
机载激光雷达使用线扫描蓝绿激光器+选通像增强摄像机的PG-LLS 成像模式，在海面120～460 m以上高度工作，低空飞行时，分辨力和信噪较高；探测深度定为12～61 m 的浅水区。
ALMDS（机载激光探雷系统，如图3）是Kaman公司的“魔灯90”系统的后续型。
该系统被安装在MH-60S 直升机上，用于搜索移动的、水面和接近水面的水雷。
全天候ALMDS 系统能够以60 节的速度利用激光探测舰船龙骨线（大约12.2 m深）以下水域的水雷。
搜集到的信息传送到诺斯罗普·格鲁曼公司的“海岸战场侦察与分析系统”（COBRA）或进入“快速机载扫雷系统”（RAMIC）。
探测水雷激光装在一个8 英尺（2.44 m）的吊舱，挂于MH-60S 直升机的一侧。
激光每秒向水中发射数以百计的脉冲。
吊舱内的照相机以数字格式捕获其反射信息。
美国海军计划在2005 到2011 年间生产57 套ALMDS 设备，2006 年开始交付，总费用为2亿美元。
机载水下成像探雷系统的另一个关键技术是水面杂乱波面对成像波面的扭曲校正技术，这不仅需要实时地获取（海）水面波形，而且需要快速的校正算法。
国内已有一些水下激光扫描成像技术的初步研究，如1996 年华中科技大学实现了激光单点水下扫描成像实验，达到60 m 左右的探测水深。
2009 年我们开始对基于条纹管的水下LLS成像理论进行研究，搭建了线激光＋条纹管的LLS成像系统，正在进行有关波面形状获取以及校正技术的研究。
1.3 偏振成像技术2004年Schechner和Karpel提出通过偏振成像提高自然照明条件下的水下图像能见度[。
研制的Aqua-Polaricam水下偏振成像系统在Nikon D100 SLR数字相机外接上圆起偏器，利用至少两幅通过偏振片并在其不同角度（如水平的或垂直的）下采集的图像，在景物对比度和色彩修正上可获得重大改善如图4为红海26 m 的深水处拍摄及处理结果，原始图像对比度很低，采用处理算法克服了后向散射造成的帷幔效应，使对比度和色彩有了很大提高，显示了原图像未见的细节及更远距离的物体。
Treibitz 和Schechner 2006 年提出采用宽视场偏振光照明，在接收器前放置检偏器并采集两幅偏振态相互垂直的水下偏振成像图像处理方法（如图5），可有效地对后向散射光起到了调制作用[。
图 6 给出了在地中海的四组图像比较，可以看出图像清晰度得到明显的增强。
我们从2005年开始进行水下偏振成像理论和技术的研究，在水下偏振图像处理方面取得初步的进展[。
图7给出在实验室水槽中连续激光照明条件下常规成像与偏振成像处理的图像比较，偏振成像明显减小后向散射光的影响，提高图像对比度；图8 给出在北京动物园海洋馆拍摄的彩色图像及其偏振增强处理图像，图像清晰度和观察距离均有所提高。
偏振成像技术在水下成像领域已展现出良好的发展和应用前景。
其相对激光距离选通成像和线激光扫描成像技术，系统简单，体积小，重量轻，功耗低，适合在自带电源小型平台或机器人、蛙人使用，作用距离约在2～3 AL。
此外，在阳光或连续光谱光源照明下，偏振成像可以获得自然彩色图像，有利于基于人眼视觉的观察和研究工作。
图4 水下偏振成像系统及其图像图5 主动偏振成像系统示意图和实际系统图图8 海洋馆水下彩色图像的增强处理1.4 水下结构光成像1.4.1 距离补偿型结构光成像当使用结构光照明时，一束窄激光束被投射到场景中，且投射方向偏离相机的中心光轴，能部分消除后向散射光成分，有助于通过三角测量法恢复场景的3-D 结构。
Narasimhan 等2005 年提出了两种具有创新性的补充：首先与同步扫描系统不同，结构光成像中的扫描并没有任何主要运动部分，而是由使用数字光处理投影仪的空间光调制器控制；其次当恢复目标亮度时，对水体衰减进行了补偿。
亮度衰减由各目标点的距离决定，距离信息由三角测量法测得；水体衰减系数由一种基于场景原始帧图像的方法测得。
该方法还可测量用于估计水体散射相函数参量。
图9 给出结构光水下成像实例。
1.4.2 合成孔径照明Levoy 等2004 年提出了一种将背景目标与其前景后向散射光分离的方法。
以往几乎所有结构光成像方法均基于来自同一方向的照明，而该方法基于照明光源群，且每个光源均以独特的位置和方向照射场景。
图10 给出实际实验装置及采集图像(AL=8英寸，目标距离为6 AL)。
系统通过不同结构光源的组合照明来获得不同的照明分布图案，每种组合所得一帧图像与泛光灯照明结果类似。
通过分析序列帧图像的后续处理，可估计出后向散射光场分布，并可通过补偿提升像质，改善信噪比。
1.5 调制/解调技术去除散射光激光载波强度调制技术是相干成像探测用于水下作用距离增强的可行方法。
早期的水下相干探测实验通常采用经振幅调制的连续激光来照明目标，然后用PMT 接收后向散射光和目标反射光信号，再通过对调幅信号进行解调制来部分去除散射光噪声，从而可将探测距离延伸到探测器散射噪声限制。
接收器采用子载波相干探测技术可将时域分散的散射光噪声和目标反射光信号分离开来，从而生成目标剖面图像或距离信息。
NA V AIR 公司开发了一款基于机载平台或水下机器人的水下成像系统，采用 3 W 连续激光器，振幅正弦调制至100 MHz，并借助复杂的解调（IQ）技术来重建振幅和相位信息，从而提高成像对比度和作用距离。
该系统还可能在成像/通讯混合方面有所应用。
另一款连续激光调制成像样机采用20 mW的405 nm 单模激光器作为光源，其振幅调制由电流控制，频率可达36.7 MHz，扫描步长由微型压电驱动器控制。
在1.5 m距离目标的实验中能获得亚毫米级距离精度；二级管激光器波长与纯水吸收光谱的最小值匹配，系统可用于清水中的长距离3-D成像。
2007 年借助HBOI 台式LLS 系统，对NA V AIR系统进行了测试，目标距离为7 m （如图11），与CW-LLS相比，调制/解调CW-LLS系统能显著减少后向散射光，提升成像对比度。
仿真实验证明基于调制脉冲的LIDAR- Rradar混合技术可滤除后向散射光和环境光的低频成分，进一步提升LLS 系统的作用距离。