Underwater Laser Imaging

Attenuation of light in the ocean ranges widely depending on the environment and is especially significant in optical remote sensing. Absorption of light by ocean water limits the range light can travel before being extinguished. The complex interactions of scattering light and ocean water often lead to distortions of the signal as it propagates which degrades the quality and accuracy of underwater measurements. Consequently, underwater visibility (i.e. how well an object can be seen with definition at distance) can be less than 1 [m] in turbid and murky environments such as harbors. Advancements in laser imaging systems make highly accurate measurements at further ranges than has previously been possible through temporally filtering of a modulated laser signal at frequencies as high as 1 [GHz]. Here we overview the processes affecting underwater light propagation and visibility, laser imaging systems, recent advancements in the field of underwater optical imaging, and the application of such systems.

Tłumienie światła w oceanie waha się w szerokim zakresie w zależności od środowiska i jest szczególnie istotne w teledetekcji optycznej. Absorpcja światła przez wodę oceaniczną ogranicza zasięg, jaki światło może pokonać, zanim zgaśnie. Złożone interakcje rozpraszania światła i wody oceanicznej często prowadzą do zniekształceń sygnału podczas jego propagacji, co obniża jakość i dokładność pomiarów podwodnych. W związku z tym widoczność podwodna (tj. to, jak dobrze można zobaczyć obiekt z określoną odległością) może być mniejsza niż 1 [m] w mętnych i mętnych środowiskach, takich jak porty. Postępy w laserowych systemach obrazowania umożliwiają bardzo dokładne pomiary w większych zakresach niż było to wcześniej możliwe dzięki czasowemu filtrowaniu modulowanego sygnału laserowego przy częstotliwościach sięgających nawet 1 [GHz]. Tutaj dokonujemy przeglądu procesów wpływających na propagację i widoczność światła podwodnego, systemy obrazowania laserowego, najnowsze postępy w dziedzinie podwodnego obrazowania optycznego oraz zastosowanie takich systemów.