本书对水下光学与成像的关键原理、技术及其应用进行了综述。全书分为三个部分共21章。第一部分主要介绍了水下光学和成像技术，以及海洋光学和色彩研究的发展史。第二部分综述了水下光学在环境分析中的应用，介绍了水下光场的概念、水体中有色可溶性有机物和其他营养物质的评估方法、水下生物发光特性以及有害藻华等对水体的影响，还总结了用于研究海洋环境中悬浮沉积物、湍流和混合物的光学技术。第三部分回顾了光学成像的基本原理，介绍了几种典型的水下成像技术，如数字全息、激光线扫描、流速测量、三维成像等，还概述了拉曼光谱、光纤传感、水下激光雷达、水下高光谱成像、水下荧光测量技术等在海洋观测、环境保护和资源开发等方面的应用。 本书从光学基本原理和背景过渡到对具体技术的深入解读，可作为从事水下光学和成像技术相关专业的科研人员和高校师生的参考书。

第1章 水下光学简介
1.1 水体中的光
1.2 海洋光学基础
1.3 天然水体的光学性质
1.4 水体的光学分类
1.5 小结
1.6 更多资料来源和建议
参考文献
第2章 水下成像与视觉简介
2.1 引言
2.2 水下成像和视觉史节选
2.3 水下光学成像
2.4 视距扩展成像系统
2.5 浮游生物成像和剖面系统
2.6 混合系统
2.7 小结
2.8 更多资料来源和建议
参考文献
第3章 水下光学史
3.1 引言
3.2 探索天然水体的神秘色彩
3.3 蓝色反射和绿色透射
3.4 卡普里蓝洞的原理
3.5 历史上的实验室设备
3.5.1 本生筒（1847）
3.5.2 贝兹镜盒（1862）
3.5.3 索雷特玻璃筒（1869）
3.5.4 凯瑟管（1873）
3.5.5 普鲁士蓝、白粉末（1882）
3.5.6 艾特肯管（1880）
3.5.7 博厄斯水荧光测定管（1880）
3.5.8 博厄斯管测定水的透射光颜色（1880）
3.5.9 博厄斯吸收实验（1881）
3.6 历史上的现场测量设备
3.6.1 阿拉戈棱镜
3.6.2 贝茨金属管（1862）
3.6.3 博厄斯管（1880）
3.6.4 索雷特伸缩管（1869）
3.6.5 艾特肯金属管（1880）
3.7 海色比较仪
3.7.1 Forel-Ule水色计（1892）
3.7.2 洛伦兹矿物色标（1898）
3.7.3 雷德国际色标（1898）
3.8 小结
3.9 记录与思考
参考文献
第4章 水下光场的高光谱测量
4.1 高光谱与多光谱的辐射测量
4.2 辐射度量学的基本原理
4.3 传感器设计和光收集器几何结构
4.4 光谱分辨率、噪声水平和时间响应
4.5 辐射计的校正和部署
4.6 天然水体的高光谱特征
4.7 光谱转换过程的重要性
4.8 小结
参考文献
第5章 海水中的有色可溶性有机物
5.1 引言
5.1.1 有色可溶性有机物简介
5.1.2 有色可溶性有机物的重要性
5.2 有色可溶性有机物的光学特性
5.2.1 吸光度
5.2.2 荧光
5.3 有色可溶性有机物的测量
5.3.1 采样污染和仪器校准
5.3.2 有色可溶性有机物分析仪器
5.3.3 数据分析与处理
5.4 有色可溶性有机物测量在海洋中的应用
5.4.1 有色可溶性有机物在海洋中的分布
5.4.2 人为产生的有色可溶性有机物
5.4.3 有关有色可溶性有机物组成的最新成果
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
5.4.5 有色可溶性有机物与沿海生物地球化学动力学
5.5 小结
5.6 更多资料来源和建议
参考文献
第6章 海水营养物质的光学评估
6.1 引言
6.2 直接光学测量
6.2.1 水中硝酸盐和亚硝酸盐的吸光度
6.2.2 其他成分的吸光度
6.2.3 水中的吸光度测量
6.2.4 仪器设计的注意事项
6.2.5 商业仪器
6.2.6 未来的发展
6.3 间接光学测量
6.3.1 比色法
6.3.2 荧光法
6.3.3 原位测量的注意事项
6.4 小结
参考文献
第7章 海洋中的生物发光
7.1 引言
7.1.1 生物发光的多样性
7.1.2 生物发光的功能作用
7.1.3 海洋生物发光中的昼夜节律变化
7.2 海洋中生物发光的测量
7.2.1 开放和封闭系统
7.2.2 成像方法
7.2.3 海洋中生物发光的分布
7.3 生物发光在海洋内外的传播
7.3.1 案例1：辐射传输建模
7.3.2 案例2：经验点源建模
7.3.3 生态建模
7.4 小结
7.5 致谢
参考文献
第8章 有害藻华的光学评估
8.1 引言
8.2 用于生物光学评估的藻类特征
8.3 藻华监测的尺度和分辨率
8.3.1 遥感
8.3.2 原位海洋传感
8.4 生物光学传感器技术的新进展
8.5 业务化海洋学观测
参考文献
第9章 海洋环境中的悬浮沉积物
9.1 引言
9.2 海水中颗粒物的质量、密度以及沉降速度
9.3 粒度分布
9.4 颗粒物与湍流
9.5 颗粒物的光散射
9.6 颗粒物对光的吸收
9.7 直接传感与遥感
9.8 小结
9.9 更多资料来源和建议
参考文献
第10章 水下成像的几何光学方法和成像策略
10.1 引言
10.2 光学成像原理
10.2.1 近轴光学
10.2.2 近轴光学示意图
10.2.3 物空间与像空间
10.2.4 透镜
10.2.5 复合透镜系统
10.3 成像光学
10.3.1 成像公式
10.3.2 放大率
10.3.3 光束限制
10.3.4 景深
10.4 像差与分辨率
10.4.1 色差
10.4.2 球差
10.4.3 畸变
10.4.4 彗差
10.4.5 像散
10.4.6 场曲
10.4.7 像差的整体影响
10.4.8 调制传递函数
10.5 传感器
10.5.1 传感器类型和尺寸
10.5.2 曝光时间
10.5.3 噪声
10.5.4 曝光补偿
10.6 照明
10.6.1 照明区域限制
10.6.2 光源
10.7 数据和通信