涉水光学：光学与智能交叉融合

导读

智能领域的数据主体依然是视觉、听觉、文字等模态。其中，视觉是核心赛道，也是目前智能应用的主战场。视觉的基础是光学，光在水体及跨介质中的传播机理是涉水成像的本质，也是视觉研究的本质。当前，光学研究主要关注于空气和真空中，而占地表面积、天气现象甚至生命组织很大比例的各类水体中的视觉却未成体系。水是生命之源，江河湖海之中、云雾雨雪之时也都是智能领域的重要蓝海，有着极多的应用场景。例如，人体约70%是水分，对光的吸收，是医学影像基础之一。作为“涉水光学”的提出者和践行者，李学龙教授在《中国科学：信息科学》撰写了57页约五万字的长文“涉水光学”，展示了全新的涉水世界。在未来，我们能否通过光学和智能结合的技术手段，透过雨雾、穿越湖海，拥抱更加“智能”的应用？

涉水光学（Water-related Optics）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，探索光学在涉水领域中应用的科学，是临地安防（Vicinagearth Security）体系中水下安防的重要支撑。

引言

水是生命之源，覆盖了地球表面的71%，是全球生态，资源，社会，经济，安全的重要战略发展空间。随着科技技术的发展，世界强国基于光学技术的水下装备得到了高速发展，我国领水面临的安全威胁加剧，亟需发展以水下安防为目标的涉水光学技术及装备。

图1.涉水光学

涉水即与水相关，泛指包括海洋，江河湖池，云雨雾雪冰等在内的水体，如图1所示。涉水光学的研究对象涵盖了作为光传播路径的局部或整体的一切水体，通过探究其在液态，气态，固态的光学特性，及光在水体，跨介质中的传播机理，解决与涉水领域中的光学数据智能获取，信息传输及智能信号处理有关的各种问题，是临地安防(Vicinagearth Security，Vicinage源于古法语/拉丁语的visnage/vicinus('neighbor')，VS)体系中水下安防的重要支撑，对于我国领水的防卫、保护、生产、安全、救援具有重要的意义。“涉水光学”在“水下光学”和“海洋光学”单一场景的基础上，进一步发展到跨域场景，通过测量水体及跨介质中传播光的相位、强度、频率、偏振等物理量，获取水体及跨介质环境中的影像、温度、振动、压力、磁场等参数信息，发展出光学在涉水领域的探测、传感、测量、成像、通信及智能信号处理等技术。

图2.临地安防空间范畴