涉水光學：光學與智能交叉融合

導讀

智能領域的數據主體依然是視覺、聽覺、文字等模態。其中，視覺是核心賽道，也是目前智能應用的主戰場。視覺的基礎是光學，光在水體及跨介質中的傳播機理是涉水成像的本質，也是視覺研究的本質。當前，光學研究主要關注于空氣和真空中，而占地表面積、天氣現象甚至生命組織很大比例的各類水體中的視覺卻未成體系。水是生命之源，江河湖海之中、云霧雨雪之時也都是智能領域的重要藍海，有著極多的應用場景。例如，人體約70%是水分，對光的吸收，是醫學影像基礎之一。作為“涉水光學”的提出者和踐行者，李學龍教授在《中國科學：信息科學》撰寫了57頁約五萬字的長文“涉水光學”，展示了全新的涉水世界。在未來，我們能否通過光學和智能結合的技術手段，透過雨霧、穿越湖海，擁抱更加“智能”的應用？

涉水光學（Water-related Optics）主要研究光與水的物質相互作用機理及光的跨介質傳播機理，解決與涉水光學數據智能獲取，信息傳輸及智能信號處理有關的各種問題，探索光學在涉水領域中應用的科學，是臨地安防（Vicinagearth Security）體系中水下安防的重要支撐。

引言

水是生命之源，覆蓋了地球表面的71%，是全球生態，資源，社會，經濟，安全的重要戰略發展空間。隨著科技技術的發展，世界強國基于光學技術的水下裝備得到了高速發展，我國領水面臨的安全威脅加劇，亟需發展以水下安防為目標的涉水光學技術及裝備。

圖1.涉水光學

涉水即與水相關，泛指包括海洋，江河湖池，云雨霧雪冰等在內的水體，如圖1所示。涉水光學的研究對象涵蓋了作為光傳播路徑的局部或整體的一切水體，通過探究其在液態，氣態，固態的光學特性，及光在水體，跨介質中的傳播機理，解決與涉水領域中的光學數據智能獲取，信息傳輸及智能信號處理有關的各種問題，是臨地安防(Vicinagearth Security，Vicinage源于古法語/拉丁語的visnage/vicinus('neighbor')，VS)體系中水下安防的重要支撐，對于我國領水的防衛、保護、生產、安全、救援具有重要的意義�！吧嫠�光學”在“水下光學”和“海洋光學”單一場景的基礎上，進一步發展到跨域場景，通過測量水體及跨介質中傳播光的相位、強度、頻率、偏振等物理量，獲取水體及跨介質環境中的影像、溫度、振動、壓力、磁場等參數信息，發展出光學在涉水領域的探測、傳感、測量、成像、通信及智能信號處理等技術。

圖2.臨地安防空間范疇