以能量映射法建立水下攝影/探勘之非均勻分布照明光場

計畫期間：100年8月1日～101年7月31日

◎計畫摘要：

隨著經濟全球化和科技的發展，海洋科技逐漸受到各研究單位的重視，地球上的海洋面積占地球表面積的70%，蘊藏著無數的資源。因此近年來，許多研究開始把探索的目光投向了浩瀚的海洋，不論是在軍事、海洋開發和工程應用方面都是各地學者積極要投入研究的目標。以台灣而言，由於台灣地處東亞島鏈的樞紐位置，不管在經濟或軍事上都有著非常重要的地位，但台灣四周地形複雜，周遭沙岸與岩岸均多，海溝、盆地、隆起、狹窄水道、島嶼與寬闊洋面等各種地形均存在，西北太平洋的主要海流黑潮從台灣兩側分流而過，冬天與夏天的季風方向相反，帶來不同的海流分布與海洋環境，且台灣河川含沙量大，也造成附近海域的濁度高，能見度較低，不利於水下探勘，因此更需投入經歷於水下探勘技術。

本計畫之重點在於水下視覺技術之應用。目前水下視覺技術已廣泛應用於水下軍事設施的探測和偵查、水下武器實驗的監控和測量、水下設施建造的監控、海底地形測繪、海洋生物研究、海流測量、攝錄科學研究和勘探成果、沉船打撈和油田深海作業等方面。雖然水下視覺技術是一最直觀且最能清楚顯示水下狀況的探勘方式，但卻非常容易受限於光度是否充足而影響觀測品質，且由於水對光的傳播會有吸收和散射的作用，雖可透過加大照明光源的功率來提高水下成像之距離，進而提高水下成像的精度，但卻會因散射作用導致加大光源功率時影像更趨模糊。因此，本計畫希望藉由能量映射法(Energy Mapping)配合模擬軟體提出一專為水下攝影所設計之特殊能量分配透鏡，利用此透鏡減少水下環境對於光的吸收及散射作用影響，進而提高攝像品質；除此之外，本計畫亦將提出了一針對高熱密度熱源所設計的高效平板式熱管，利用熱管快速移熱的特性，將光源所產生的熱量快速排除，並利用水下的低環溫將熱以自然對流的方式帶至環境中，解決高功率陣列式LED 所產生的熱點(Hot Spot)問題。本計畫將透過能量映射法設計一可減低水中吸收及散射作用的非均勻分佈透鏡，並輔以高效散熱模組解決陣列式LED 產生的高熱密度熱點問題，利用該透鏡中心高度聚光的特性解決遠距離觀測時水體吸收能量的問題，同時應用外環的低能量區進行近距離觀測，提高水下攝影的應用性。