摘要：水下成像技术是人类探索海洋的重要工具，然而，海水对光线的散射和吸收现象严重影响成像质量。光线在传播时，大量光子被水分子、悬浮颗粒等散射，能量迅速衰减，导致水下图像模糊、对比度低，观测距离受限，阻碍了海洋探索的进程。

水下成像技术是人类探索海洋的重要工具，然而，海水对光线的散射和吸收现象严重影响成像质量。光线在传播时，大量光子被水分子、悬浮颗粒等散射，能量迅速衰减，导致水下图像模糊、对比度低，观测距离受限，阻碍了海洋探索的进程。

为了克服这些难题，科研人员研发出了多种先进的光学成像技术。

水下主动照明成像技术应运而生，它主要用于应对水下环境对成像光束的高损耗问题。该技术通常采用波长约532nm的激光对成像空间进行人工主动照明。在海水的高损耗环境下，这一技术能够确保成像回波信号具备足够的能量。不过，主动照明在增强成像光束能量的同时，也会产生大量后向散射光，严重影响成像质量。为此，一般的水下照明系统采用成像与照明分离布局，尽可能减少后向散射对成像的干扰，从而提高成像质量。

水下距离选通成像技术专注于克服后向散射等杂散光对成像的干扰。主动脉冲照明时，后向散射光与目标反射光抵达成像接收器件的时间不同。该技术利用这一特性，精准控制成像快门，只接收目标反射光时段的信号，阻挡其他时段光束，排除杂散光，提升信噪比，增加成像距离与质量。它由脉冲激光器、选通快门、光学系统、时序控制系统与接收系统构成。通过计算激光往返时间，控制快门开合，让目标回波信号进入接收器件成像，最远成像距离可达4-6倍衰减长度。不过，此技术单次仅能获取预设距离目标图像，如需对其他距离成像，需重新设置快门。

水下激光扫描成像技术聚焦于拓展水下光学成像距离。它以线扫描或点扫描采样目标，拼接采样信号得到灰度图像。照明激光能量集中，能增强回波信号，延长成像距离。激光器发射激光脉冲，经光学系统整形，由扫描机构控制方向，扫描目标区域，接收回波组成灰度图。理论上，点激光扫描成像最大作用距离可达10倍衰减长度。但受水体扩散与硬件限制，其成像分辨率低于水下距离选通成像技术，且多次采样致采样时间较长。

水下光学成像技术在实际应用中发挥着重要作用。在海底考古领域，距离选通成像技术助力考古学家拍摄古代沉船，为研究古代航海史提供资料；激光扫描成像技术则能对海底遗址进行三维成像，助力考古研究。在海洋工程检测方面，主动照明成像技术帮助工程师查看海洋平台桩基的腐蚀情况，以便及时维护，保障工程设施安全。

随着科技的不断进步，水下光学成像技术也将持续发展，为人类打开更清晰的海洋之眼，助力我们更深入地探索海洋这个神秘的蓝色世界。

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来源：凯视迈精密测量