水下光学与成像
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作者(英)约翰·沃森,(德)奥利弗·杰林斯基 编 刘兆军,丁忠军,赵显 译
出版社科学出版社
ISBN9787030709578
出版时间2023-03
装帧平装
开本16开
定价248元
货号1202852784
上书时间2024-05-27
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目录
第1章 水下光学简介 1
1.1 水体中的光 1
1.2 海洋光学基础 1
1.3 天然水体的光学性质 5
1.4 水体的光学分类 7
1.5 小结 8
1.6 更多资料来源和建议 9
参考文献 10
第2章 水下成像与视觉简介 12
2.1 引言 12
2.2 水下成像和视觉史节选 13
2.3 水下光学成像 15
2.4 视距扩展成像系统 17
2.5 浮游生物成像和剖面系统 19
2.6 混合系统 20
2.7 小结 21
2.8 更多资料来源和建议 22
参考文献 22
第3章 水下光学史 26
3.1 引言 26
3.2 探索天然水体的神秘色彩 27
3.3 蓝色反射和绿色透射 32
3.4 卡普里蓝洞的原理 36
3.5 历史上的实验室设备 39
3.5.1 本生筒（1847） 39
3.5.2 贝兹镜盒（1862） 40
3.5.3 索雷特玻璃筒（1869） 41
3.5.4 凯瑟管（1873） 41
3.5.5 普鲁士蓝、白粉末（1882） 41
3.5.6 艾特肯管（1880） 42
3.5.7 博厄斯水荧光测定管（1880） 42
3.5.8 博厄斯管测定水的透射光颜色（1880） 43
3.5.9 博厄斯吸收实验（1881） 43
3.6 历史上的现场测量设备 44
3.6.1 阿拉戈棱镜 45
3.6.2 贝茨金属管（1862） 45
3.6.3 博厄斯管（1880） 46
3.6.4 索雷特伸缩管（1869） 46
3.6.5 艾特肯金属管（1880） 47
3.7 海色比较仪 49
3.7.1 Forel-Ule水色计（1892） 49
3.7.2 洛伦兹矿物色标（1898） 50
3.7.3 雷德国际色标（1898） 51
3.8 小结 51
3.9 记录与思考 52
参考文献 53
第4章 水下光场的高光谱测量 57
4.1 高光谱与多光谱的辐射测量 57
4.2 辐射度量学的基本原理 58
4.3 传感器设计和光收集器几何结构 59
4.4 光谱分辨率、噪声水平和时间响应 61
4.5 辐射计的校正和部署 62
4.6 天然水体的高光谱特征 62
4.7 光谱转换过程的重要性 64
4.8 小结 65
参考文献 65
第5章 海水中的有色可溶性有机物 69
5.1 引言 69
5.1.1 有色可溶性有机物简介 69
5.1.2 有色可溶性有机物的重要性 70
5.2 有色可溶性有机物的光学特性 71
5.2.1 吸光度 71
5.2.2 荧光 72
5.3 有色可溶性有机物的测量 74
5.3.1 采样污染和仪器校准 74
5.3.2 有色可溶性有机物分析仪器 75
5.3.3 数据分析与处理 76
5.4 有色可溶性有机物测量在海洋中的应用 76
5.4.1 有色可溶性有机物在海洋中的分布 77
5.4.2 人为产生的有色可溶性有机物 77
5.4.3 有关有色可溶性有机物组成的近期新成果 78
5.4.4 水文和生物地球化学过程对全球海洋有色可溶性有机物的控制 79
5.4.5 有色可溶性有机物与沿海生物地球化学动力学 80
5.5 小结 80
5.6 更多资料来源和建议 81
参考文献 81
第6章 海水营养物质的光学评估 88
6.1 引言 88
6.2 直接光学测量 89
6.2.1 水中硝酸盐和亚硝酸盐的吸光度 89
6.2.2 其他成分的吸光度 89
6.2.3 水中的吸光度测量 91
6.2.4 仪器设计的注意事项 93
6.2.5 商业仪器 94
6.2.6 未来的发展 94
6.3 间接光学测量 95
6.3.1 比色法 95
6.3.2 荧光法 96
6.3.3 原位测量的注意事项 96
6.4 小结 96
参考文献 97
第7章 海洋中的生物发光 98
7.1 引言 98
7.1.1 生物发光的多样性 99
7.1.2 生物发光的功能作用 101
7.1.3 海洋生物发光中的昼夜节律变化 101
7.2 海洋中生物发光的测量 103
7.2.1 开放和封闭系统 103
7.2.2 成像方法 107
7.2.3 海洋中生物发光的分布 108
7.3 生物发光在海洋内外的传播 109
7.3.1 案例1：辐射传输建模 110
7.3.2 案例2：经验点源建模 112
7.3.3 生态建模 116
7.4 小结 118
7.5 致谢 119
参考文献 119
第8章 有害藻华的光学评估 127
8.1 引言 127
8.2 用于生物光学评估的藻类特征 131
8.3 藻华监测的尺度和分辨率 136
8.3.1 遥感 136
8.3.2 原位海洋传感 144
8.4 生物光学传感器技术的新进展 147
8.5 业务化海洋学观测 148
参考文献 151
第9章 海洋环境中的悬浮沉积物 164
9.1 引言 164
9.2 海水中颗粒物的质量、密度以及沉降速度 166
9.3 粒度分布 167
9.4 颗粒物与湍流 170
9.5 颗粒物的光散射 173
9.6 颗粒物对光的吸收 175
9.7 直接传感与遥感 177
9.8 小结 180
9.9 更多资料来源和建议 181
参考文献 181
第10章 水下成像的几何光学方法和成像策略 185
10.1 引言 185
10.2 光学成像原理 185
10.2.1 近轴光学 186
10.2.2 近轴光学示意图 187
10.2.3 物空间与像空间 187
10.2.4 透镜 187
10.2.5 复合透镜系统 188
10.3 成像光学 189
10.3.1 成像公式 189
10.3.2 放大率 190
10.3.3 光束 192
10.3.4 景深 193
10.4 像差与分辨率 199
10.4.1 色差 199
10.4.2 球差 200
10.4.3 畸变 200
10.4.4 彗差 200
10.4.5 像散 200
10.4.6 场曲 201
10.4.7 像差的整体影响 201
10.4.8 调制传递函数 201
10.5 传感器 202
10.5.1 传感器类型和尺寸 202
10.5.2 曝光时间 202
10.5.3 噪声 203
10.5.4 曝光补偿 203
10.6 照明 203
10.6.1 照明区域 204
10.6.2 光源 205
10.7 数据和通信 205
10.7.1 容量评估 205
10.7.2 数据存储 206
10.7.3 遥测和能源供给 206
10.8 小结 206
10.9 致谢 207
参考文献 207
第11章 水下成像：摄影、数字和视频技术 209
11.1 引言 209
11.2 常规成像 211
11.2.1 图像构成和数字摄影 211
11.2.2 相机硬件 213
11.3 照明 214
11.4 未来趋势 216
11.4.1 计算摄影 216
11.4.2 计算成像和计算相机 217
11.4.3 计算图像传感器 219
11.4.4 其他新趋势 219
参考文献 221
第12章 水下全息成像和全息相机 226
12.1 引言 226
12.2 全息成像的概念 227
12.2.1 全息记录和重现 227
12.2.2 同轴全息 228
12.2.3 同轴全息几何光路的变化 229
12.2.4 离轴全息 230
12.3 电子方式的记录与再现（数字全息） 232
12.3.1 重建数字全息图 232
12.3.2 菲涅耳近似 233
12.3.3 卷积（角谱）方法 234
12.3.4 空间频率的 234
12.3.5 数据处理 235
12.4 水下全息成像中的像差和分辨率 236
12.5 全息相机 237
12.5.1 一种经典的照片记录全息相机HoloMar 238
12.5.2 水下数字全息相机 240
12.5.3 eHoloCam系统（Aberdeen大学） 242
12.6 未来的趋势 246
12.7 小结 246
12.8 更多资料来源和建议 246
12.9 致谢 247
参考文献 247
第13章 水下激光扫描和成像系统 252
13.1 引言 252
13.2 激光距离选通系统 253
13.3 激光线扫描系统 253
13.3.1 同步扫描：单基地系统 253
13.3.2 激光线扫描系统：理论 255
13.3.3 激光线扫描系统：双锥形扫描镜 256
13.3.4 激光线扫描系统：单六角形扫描镜 258
13.4 同步扫描：时间门控成像（脉冲门控激光线扫描系统） 259
13.5 扫描双基地成像系统和时间编码 261
13.6 通过调幅FDMA实现多基地激光线扫描成像通道 263
13.7 三维光学扫描成像系统 264
13.8 基于频率变换的光学扫描成像方法 265
参考文献 266
第14章 应用于海洋的激光多普勒测速和粒子图像测速技术 271
14.1 粒子图像测速介绍 271
14.1.1 粒子图像测速的基本概念 271
14.1.2 粒子图像测速背景下的图像匹配 273
14.1.3 窗口平移 276
14.1.4 窗口校正技术 276
14.1.5 图像和滤波窗口 277
14.1.6 数据有效性 278
14.1.7 关于粒子图像测速中的错误源 279
14.2 粒子跟踪测速 280
14.2.1 粒子识别 281
14.2.2 粒子匹配 281
14.3 使用粒子图像测速和粒子跟踪测速进行多相测量—掩蔽技术 282
14.4 合成纹影—密度梯度测量 283
14.5 激光多普勒测速和相位多普勒测速 284
14.5.1 激光多普勒测速 284
14.5.2 相位多普勒测速 285
14.5.3 折射率差异的影响 286
14.5.4 边界层剪切应力的测量 286
14.6 致谢 286
参考文献 286
第15章 水下三维视觉、测距和距离选通 293
15.1 引言 293
15.2 水下激光三维视觉基础 294
15.2.1 构建应用 294
15.2.2 海水作为噪声信道 295
15.2.3 性能评估 296
15.3 水下三角测量系统 297
15.3.1 基本原理与方法 297
15.3.2 系统性能 300
15.4 水下调制/解调技术 302
15.4.1 基本原理 302
15.4.2 系统性能 304
15.5 水下飞行时间系统 306
15.5.1 基本原理 307
15.5.2 系统性能 308
15.6 水下距离选通 310
15.7 小结 312
15.8 更多资料来源和建议 313
15.9 致谢 313
参考文献 313
第16章 拉曼光谱在水下的应用 316
16.1&
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