hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Scienceshydrophysics-979Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ГИДРОФИЗИКАTECHNICAL HYDROPHYSICSЛидарный метод измерения частотно-контрастной характеристики водных слоевLidar Methods for Measurement of Modulation Transfer Function of Water LayersДолинЛ. С.DolinL. S.

Нижний Новгород

Lev.dolin@hydro.appl.sci-nnov.ruИнститут прикладной физики РАНRussian Federation201027112022036271Copyright © Долин Л.С., 20222022Долин Л.С.Dolin L.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/979

Приводится алгоритм определения частотно-контрастной характеристики (ЧКХ) водных слоев по яркости рассеянного водой лазерного импульса. Предлагаются схемы лидаров для дистанционного измерения ЧКХ и алгоритмы определения оптических характеристик воды по измеренной ЧКХ. Обсуждаются принципы построения лазерной системы наблюдения морского дна, которая контролирует влияние водной среды на формируемое ею изображение и обеспечивает возможность коррекции искажений изображения, обусловленных рассеянием света в воде.

We develop algorithms for retrieval of the water layer modulation transfer function (MTF) from the radiance of backscattered laser pulse. A lidar diagram is developed for remote measuring of the MTF. The water optical properties are then retrieved from measured MTF. We also propose a laser imaging system for sea bottom observation which corrects image distortion caused by light scattering in the water.

лидарвидениеводачастотно-контрастная характеристикакоррекция изображенийlidarimagingwatermodulation transfer functionimage correctionReferencesБраво-Животовский Д.М., Гордеев Л.Б., Долин Л.С., Моченев С.Б. Определение показателей поглощения и рассеяния морской воды по некоторым характеристикам светового поля искусственных источников света / Гидрофизические и гидрооптические исследования в Атлантическом и Тихом океанах / Под ред. А.С.Монина, К.С.Шифрина. М.: Наука, 1974. С.153–158.Браво-Животовский Д.М., Гордеев Л.Б., Долин Л.С., Моченев С.Б. Определение показателей поглощения и рассеяния морской воды по некоторым характеристикам светового поля искусственных источников света / Гидрофизические и гидрооптические исследования в Атлантическом и Тихом океанах / Под ред. А.С.Монина, К.С.Шифрина. М.: Наука, 1974. С.153–158.Bunkin A.F., Vlasov D.V., Mirkaliev D.M., and Slabodyanin V.P. Laser sounding of turbidity profile and mapping of phytoplankton // Dokl. Akad. Nauk USSR. 1984. V.279. P.335–337.Bunkin A.F., Vlasov D.V., Mirkaliev D.M., and Slabodyanin V.P. Laser sounding of turbidity profile and mapping of phytoplankton // Dokl. Akad. Nauk USSR. 1984. V.279. P.335–337.Billard B., Abbot R.H., and Penny M.F. Airborne estimation of sea turbidity parameters from the WRELANDS laser airborne depth sounder // Appl. Opt. 1986. V.25. P.2080–2088.Billard B., Abbot R.H., and Penny M.F. Airborne estimation of sea turbidity parameters from the WRELANDS laser airborne depth sounder // Appl. Opt. 1986. V.25. P.2080–2088.Браво-Животовский Д.М., Долин Л.С., Савельев В.А., Фадеев В.В., Щегольков Ю.Б. Оптические методы диагностики океана. Лазерное дистанционное зондирование // Дистанционные методы изучения океана. Горький: ИПФ АН СССР, 1987. С.84–125.Браво-Животовский Д.М., Долин Л.С., Савельев В.А., Фадеев В.В., Щегольков Ю.Б. Оптические методы диагностики океана. Лазерное дистанционное зондирование // Дистанционные методы изучения океана. Горький: ИПФ АН СССР, 1987. С.84–125.Hoge F.E., Wright C.W., Krabill W.B., Buntzen R.R., Gilbert G.D., Swift R.N., Yungel J.K., and Berry R.E. Airborne lidar detection of subsurface oceanic scattering layers // Appl. Opt. 1988. V.27. P.3969–3977.Hoge F.E., Wright C.W., Krabill W.B., Buntzen R.R., Gilbert G.D., Swift R.N., Yungel J.K., and Berry R.E. Airborne lidar detection of subsurface oceanic scattering layers // Appl. Opt. 1988. V.27. P.3969–3977.Josph A. Shaw and James H. Churnside. Scanning-laser glint measurement of sea-surface slope statistics // Appl. Opt. 1997. V.36. No.18. P.4202–4212.Josph A. Shaw and James H. Churnside. Scanning-laser glint measurement of sea-surface slope statistics // Appl. Opt. 1997. V.36. No.18. P.4202–4212.Vasilkov A.P., Goldin Y.A., Gureev B.A., Hoge F.E., Swift R.N., Wright C.W. Airborne polarized lidar detection of scattering layers in the ocean // Appl. Opt. 2001. V.40. No.24. P.4353–4364.Vasilkov A.P., Goldin Y.A., Gureev B.A., Hoge F.E., Swift R.N., Wright C.W. Airborne polarized lidar detection of scattering layers in the ocean // Appl. Opt. 2001. V.40. No.24. P.4353–4364.Bissonnette L.R., Roy G., Poutier L., Cober S.G., and Isaac G.A. Multiple-scattering lidar retrieval method: tests on Monte Carlo simulations and comparisons with in situ measurements // Appl. Opt. 2002. V.41. No.30. P.6307–6324.Bissonnette L.R., Roy G., Poutier L., Cober S.G., and Isaac G.A. Multiple-scattering lidar retrieval method: tests on Monte Carlo simulations and comparisons with in situ measurements // Appl. Opt. 2002. V.41. No.30. P.6307–6324.Feygels V.I., Kopilevich Y.I., Surkov A., Yangel J.K., and Behrenfeld M.J. Airborne lidar system with variable field-of-view receiver for wateroptical measurements // Proc. SPIE Ocean Remote Sensing and Imaging II. 2003. V.5155, P.12–21.Feygels V.I., Kopilevich Y.I., Surkov A., Yangel J.K., and Behrenfeld M.J. Airborne lidar system with variable field-of-view receiver for wateroptical measurements // Proc. SPIE Ocean Remote Sensing and Imaging II. 2003. V.5155, P.12–21.James H. Churnside and James J. Wilson. Airborne lidar imaging of salmon // Appl. Opt. 2004. V.43. No.6. P.1416–1426.James H. Churnside and James J. Wilson. Airborne lidar imaging of salmon // Appl. Opt. 2004. V.43. No.6. P.1416–1426.Yuri Kopilevich; Viktor I.Feygels; Grady H. Tuell; Alexey Surkov. Measurement of ocean water optical properties and seafloor reflectance with scanning hydrographic operational airborne lidar survey (SHOALS): I. Theoretical background // Proc. SPIE. V.5885. 2005. 9 p.Yuri Kopilevich; Viktor I.Feygels; Grady H. Tuell; Alexey Surkov. Measurement of ocean water optical properties and seafloor reflectance with scanning hydrographic operational airborne lidar survey (SHOALS): I. Theoretical background // Proc. SPIE. V.5885. 2005. 9 p.Grady H. Tuell; Viktor Feygels; Yuri Kopilevich; Alan D. Weidemann; A. Grant Cunningham; Reza Mani; Vladimir Podoba; Vinod Ramnath; J.Y. Park; Jen Aitken. Measurement of ocean water optical properties and seafloor reflectance with scanning hydrographic operational airborne lidar survey (SHOALS): II. Practical results and comparison with independent data // Proc. SPIE. V.5885. 2005. 13 p.Grady H. Tuell; Viktor Feygels; Yuri Kopilevich; Alan D. Weidemann; A. Grant Cunningham; Reza Mani; Vladimir Podoba; Vinod Ramnath; J.Y. Park; Jen Aitken. Measurement of ocean water optical properties and seafloor reflectance with scanning hydrographic operational airborne lidar survey (SHOALS): II. Practical results and comparison with independent data // Proc. SPIE. V.5885. 2005. 13 p.HogeF.E. Oceanic inherent optical properties: proposed single laser lidar and retrieval theory // Appl. Opt. 2005. V.44. No.34. P.7483–7486.HogeF.E. Oceanic inherent optical properties: proposed single laser lidar and retrieval theory // Appl. Opt. 2005. V.44. No.34. P.7483–7486.James H. Churnside and Richard E. Thorne. Comparison of airborne lidar measurements with 420 kHz echosounder measurements of zooplankton // Appl. Opt. 2005. V.44. No.26. P.5504–5514.James H. Churnside and Richard E. Thorne. Comparison of airborne lidar measurements with 420 kHz echosounder measurements of zooplankton // Appl. Opt. 2005. V.44. No.26. P.5504–5514.Zege E., Katsev I.,Prikhach A.. Retrieval of Seawater Inherent Optical Properties Profiles from Lidar Waveforms // Proc.SPIE. 2007. V.6615. 66150B. 10 p.Zege E., Katsev I.,Prikhach A.. Retrieval of Seawater Inherent Optical Properties Profiles from Lidar Waveforms // Proc.SPIE. 2007. V.6615. 66150B. 10 p.Dolina I.S., Dolin L.S., Levin I.M., Rodionov A.A., Savel’ev V.A. Inverse problems of lidar sensing of the ocean / Current Research on Remote Sensing, Laser Probing, and Imagery in Natural Waters // Proceeding of SPIE. 2007. V.6615, 66150C. P.1–10.Dolina I.S., Dolin L.S., Levin I.M., Rodionov A.A., Savel’ev V.A. Inverse problems of lidar sensing of the ocean / Current Research on Remote Sensing, Laser Probing, and Imagery in Natural Waters // Proceeding of SPIE. 2007. V.6615, 66150C. P.1–10.Долин Л.С., Левин И.М. Справочник по теории подводного видения. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 230 с.Долин Л.С., Левин И.М. Справочник по теории подводного видения. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 230 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.