针对现有体散射测量系统中激光器与探测器相互遮挡导致探测角度减小的问题, 设计了一款新型的水中颗粒物的体散射函数测量系统。首先, 通过双潜望式光路结构, 将激光发生平面与散射探测平面分离, 减小了激光器对探测角度的遮挡; 同时, 通过潜望式出射棱镜将透射光导出水体, 避免了容器的杯壁散射, 提高背散射测量的准确性。根据实际工艺, 改进出射棱镜, 设计系统样机, 实现了3°~178°大角度范围体散射函数的测量。结合系统结构与水下光传输原理, 根据数据矫正算法, 矫正由于测量光程及水体衰减造成的偏差。对比矫正后结果与米散射仿真结果, 证明方法的可靠性。

基于相位式激光测距的工作原理, 提出了将相位式激光测距仪用于水下测距的思路, 从原理上分析了水下相位式激光测距的可行性。通过水下距离测量实验, 对水下相位式激光测距可行性进行了验证, 完成了水下相位式激光测距仪的测距定标算法, 并探究了水体浊度对相位式激光测距动态范围和测距精度的影响。实验结果表明, 经过定标校正后的水下相位式激光测距仪在水下3.5 m范围内测距误差平均值不超过3 mm, 测距范围与水体浊度间存在指数衰减关系。该水下相位式激光测距仪为水下距离的探测提供了一种新方法, 可实现水下目标近距离的精确测距。

水分含量影响干贝的口感、 质地等品质特征, 而且与其贮存期密切相关。 应用高光谱成像与检测技术结合化学计量学方法, 实现干贝水分含量的快速检测。 实验采用高光谱成像系统采集380～1　030 nm波段范围内的高光谱图像, 采集得到6个不同干燥时期共90个干贝样本高光谱图像。 提取所有样本感兴趣区域的平均光谱数据, 采用连续投影算法(SPA)和权重回归系数法(Bw)分别提取了7个和4个特征波长。 基于所提取的特征波长和全波长分别建立光谱数据与水分含量的偏最小二乘回归(PLSR)模型, 三种模型分别是SPA-PLSR, Bw-PLSR和PLSR。 建模集和预测集相关系数都高于0.95, 预测均方根误差都低于10%, 三种模型均获得了较好的预测效果, 都能很好地预测干贝的水分含量。 在所有模型中, SPA-PLSR模型具有较少的波长变量和较高的预测能力(97.28%), 因此本文基于SPA-PLSR模型, 采用伪彩色图像编程技术实现了干贝图像上每个像素点的水分含量的可视化预测。 结果表明, 高光谱成像技术结合特征波长提取算法可用于干贝水分含量分布的可视化检测。

多光谱成像是一项非常有前景的图像高保真获取与再现技术, 近年来在水下物体颜色还原的应用中也受到的极大的需求和关注。然而, 不同于空气中的物体的成像过程, 在水下成像过程中, 当光通过水而进行传播, 光被水体严重吸收和散射, 导致图像变暗, 在其光谱和颜色方面发生模糊和扭曲。文中讨论的是基于水下图像的水衰减系数的校准和其多光谱图像的光谱重构。首先在不同的距离处获取物体的图像, 提出了基于不同距离的图像进行水体衰减系数的校准并恢复原始图像的技术; 在此基础上, 分析并导出满足系数校准和图像复原所需的在不同距离获取到的最少的原始图像个数。最后, 通过比较复原的水下图像与空气中获取的彩色图像, 实验结果证明: 文中提出的技术能够对水下光谱图像的进行精确颜色复原, 所有测试图像的平均相对残留误差仅为5.87％。