涉水光学：光学与智能交叉融合
涉水光学主要研究光与水的物质相互作用机理及光的跨介质传播机理，解决与涉水光学数据智能获取，信息传输及智能信号处理有关的各种问题。
  图7.压缩感知数学表达 涉水光学信息传输 涉水光学设备完成信息采集后，需要实现实时的信息传输以及后端处理。整个过程中涉及到了水下无线光通信以及涉水光学影像信息处理。水下无线光通信(Underwater Wireless Optical Communication，UWOC) 是指利用光束作为信息载体，在水下实现图像、视频等大数据量信息实时传输的技术。相比水声通信以及水下电磁波通信而言，UWOC系统具有更小的体积，更轻的重量，更低的设计成本，以及更强的隐蔽性。借助UWOC技术，未来可以构建空天地海一体化的全光通信网络。  图8.空天地海一体化光通信网络 目前，UWOC的主要研究方向包括水下信号收发器件设计、水下信道建模、以及水下信道的信号调制解调。未来，智能科学赋能的信号调制解调，湍流补偿，稳定跟瞄等技术将会在水下光通信系统中发挥不可或缺的作用。同时水下光通信也可以和水声通信，水下电磁波通信等方式进行结合，克服现有技术通信距离短，稳定性差等缺点，实现复杂水下光传输的有效性和可靠性。 涉水光学信息处理 涉水光学影像是涉水光学信息探测的重要信息载体，涉水光学影像信息处理在涉水微弱暗小目标探测识别、水下安防、涉水生态监测、涉水设备检测、涉水军事侦察等方面具有重要应用价值。 涉水影像复原技术从涉水光学成像原理出发，首先建立涉水影像的退化模型，再通过先验信息和前提假设估计出影响影像清晰度的干扰因子，并利用反演退化过程，消除干扰因子影响，从而提高影像清晰度。未来如何在不受水下作业场景和外界条件限制的情况下，特别是在面向水下不同环境下，设计出高鲁棒性、强适应性和实时性的水下影像复原方法是重要的研究课题。  图9.涉水影像复原技术 |
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