无外壳的水下成像方案

背景与挑战

在海洋生物行为学、水下目标探测以及水质杂质分析等科研实验中，研究人员经常需要利用偏振成像技术来消除水面反光，或增强水下浑浊介质中的图像对比度。

传统水下相机方案必须加装厚重的防水防尘外壳（潜水壳）。这不仅让实验设备变得臃肿，潜水壳的玻璃窗还会对偏振光产生二次折射和干扰，严重影响偏振数据的准确性。

解决方案：零外壳、直浸式水下偏振组合

为打破上述限制，可采用一套 零外壳、直接浸没 的微型化水下偏振成像方案：

• 核心相机：LUCID Triton 系列 IP67 级工业偏振相机（搭载 Sony Polarsens 偏振芯片）
• 配套镜头：Edmund Optics TECHSPEC Cw 系列工业级防水定焦镜头
• 连接配件：M12/M8 工业级防水线缆

实验人员在空气中调校好焦距和光圈后，通过防水套筒将相机与 Edmund 防水镜头紧密锁死。得益于两者出色的原生防水设计，整个相机系统 无需任何外加潜水壳，便可直接完全浸入水槽及浅水环境中进行全天候数据采集。

相机与镜头的 产品图及关键参数 见页面上方 核心硬件 区块。

实验应用成果

水下生物反光消除：在浅水生态观测实验中，系统直接浸入水下。通过偏振通道，成功消除了水下生物（如鱼鳞、甲壳类动物）表面的强烈生物反光，清晰捕捉到了生物皮肤的纹理细节与运动状态。

浑浊水体目标增强：在模拟浑浊泥沙水质的实验中，利用相机实时输出的偏振度（DoLP）和偏振角（AoP）数据，算法成功过滤了水中有机物散射的杂散光，使水下暗小物体的识别距离提升了约 1.5 倍。

精准的偏振光学测算：由于没有潜水壳玻璃的干扰，光线直接穿过水体进入 Edmund 镜头，保证了光子偏振态的原生完整性，流体力学实验中的应力双折射测量精度因此大幅提高。

方案优势

• 消除潜水窗口的二次反光：普通相机放入玻璃或亚克力防水盒时，偏振光在穿透防水窗时会发生改变甚至产生二次反射；直浸式方案可确保偏振信息更精准。
• 保持原生视场角：光线在水与空气中的折射率不同，普通镜头透过防水盒观察时画面会像放大镜一样变窄；Edmund Cw 系列针对水下成像优化，可保持原生最大光学性能，偏振角数据更纯净。
• 现场直接调焦：传统密封盒一旦封死便无法触碰镜头；本方案可在现场调整好焦距后直接浸入水中。
• 部署极简高效：M12 以太网防水线直接连入实验室电脑，支持 PoE 供电，一条线缆即可完成供电与高速数据传输。
• 体积轻量化：整机重量约为传统潜水壳方案的 1/5，可轻松固定在实验水槽的微型电控位移台上。

现场演示