導(dǎo)讀

智能領(lǐng)域的數(shù)據(jù)主體依然是視覺、聽覺、文字等模態(tài)。其中，視覺是核心賽道，也是目前智能應(yīng)用的主戰(zhàn)場。視覺的基礎(chǔ)是光學(xué)，光在水體及跨介質(zhì)中的傳播機(jī)理是涉水成像的本質(zhì)，也是視覺研究的本質(zhì)。當(dāng)前，光學(xué)研究主要關(guān)注于空氣和真空中，而占地表面積、天氣現(xiàn)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(shí)也都是智能領(lǐng)域的重要藍(lán)海，有著極多的應(yīng)用場景。例如，人體約70%是水分，對(duì)光的吸收，是醫(yī)學(xué)影像基礎(chǔ)之一。作為“涉水光學(xué)”的提出者和踐行者，李學(xué)龍教授在《中國科學(xué)：信息科學(xué)》撰寫了57頁約五萬字的長文“涉水光學(xué)”，展示了全新的涉水世界。在未來，我們能否通過光學(xué)和智能結(jié)合的技術(shù)手段，透過雨霧、穿越湖海，擁抱更加“智能”的應(yīng)用？

涉水光學(xué)（Water-related Optics）主要研究光與水的物質(zhì)相互作用機(jī)理及光的跨介質(zhì)傳播機(jī)理，解決與涉水光學(xué)數(shù)據(jù)智能獲取，信息傳輸及智能信號(hào)處理有關(guān)的各種問題，探索光學(xué)在涉水領(lǐng)域中應(yīng)用的科學(xué)，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(tài)，資源，社會(huì)，經(jīng)濟(jì)，安全的重要戰(zhàn)略發(fā)展空間。隨著科技技術(shù)的發(fā)展，世界強(qiáng)國基于光學(xué)技術(shù)的水下裝備得到了高速發(fā)展，我國領(lǐng)水面臨的安全威脅加劇，亟需發(fā)展以水下安防為目標(biāo)的涉水光學(xué)技術(shù)及裝備。

圖1.涉水光學(xué)

涉水即與水相關(guān)，泛指包括海洋，江河湖池，云雨霧雪冰等在內(nèi)的水體，如圖1所示。涉水光學(xué)的研究對(duì)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(tài)，氣態(tài)，固態(tài)的光學(xué)特性，及光在水體，跨介質(zhì)中的傳播機(jī)理，解決與涉水領(lǐng)域中的光學(xué)數(shù)據(jù)智能獲取，信息傳輸及智能信號(hào)處理有關(guān)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(duì)于我國領(lǐng)水的防衛(wèi)、保護(hù)、生產(chǎn)、安全、救援具有重要的意義。“涉水光學(xué)”在“水下光學(xué)”和“海洋光學(xué)”單一場景的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展到跨域場景，通過測(cè)量水體及跨介質(zhì)中傳播光的相位、強(qiáng)度、頻率、偏振等物理量，獲取水體及跨介質(zhì)環(huán)境中的影像、溫度、振動(dòng)、壓力、磁場等參數(shù)信息，發(fā)展出光學(xué)在涉水領(lǐng)域的探測(cè)、傳感、測(cè)量、成像、通信及智能信號(hào)處理等技術(shù)。

圖2.臨地安防空間范疇