点云分类和分割是三维场景理解中的关键步骤。针对稀疏点云输入和遮挡不能有效识别点云的问题,提出一种改进型分类和分割网络Linked-DGCNN。在动态图卷积网络(DGCNN)的基础上增加EdgeConv卷积层数以提取深层次点云特征;去除DGCNN的转换网络以简化网络结构;引入深度残差网络的思想连接不同网络层的输出特征,形成点云特征,同时使网络训练更加稳定。基于ModelNet40和ShapeNet Parts数据集将该网络与其他点云网络进行对比实验,实验结果表明,该网络在稀疏点云输入和遮挡情况下,相比其他方法有较高的点云分类和分割精度,由此说明该网络具有较强的鲁棒性。

为了了解激光声在液体中的传输特性, 理论分析了激光声的传输特性, 并采用高速照相机、光纤MEMS水听器对激光声进行了实验研究, 利用小波变换对采集的不同位置上的激光声信号各级频谱特性进行了分析。结果表明: 激光声属于一种脉动球源, 激光声信号传输过程中幅度与距离成反比关系; 激光声的分析频带内存在明显的优势频率, 峰值频率稳定在3.1 kHz, 带宽稳定在3 kHz; 低频信号的能量占总能量的70%以上, 高频部分主要是噪声; 从功率谱波形分析看, 低频信号的强度幅值随时间、距离变化衰减较慢, 而高频噪声随时间、距离变换衰减较快。

基于空泡生长和溃灭理论分析不同环境压强对空泡膨胀的最大泡半径、收缩的最小泡半径、膨胀与收缩速度的影响.同时，利用高功率激光与液体物质相互作用产生空泡，采用高速照相机、高频测量水听器实验研究不同环境压强下液体中空泡运动规律，并将实验结果与计算结果进行对比.结果表明:环境压强对空泡脉动特性有较大影响.相同激光能量击穿液体介质时，随着外界环境压强的增加，空泡脉动周期呈现递减趋势；空泡第一次脉动的最大泡半径同脉动周期的变化趋势一致，且数值由快到慢递减；随着外界压强的增加，空泡溃灭的速度越快.随着压强的增大，空泡膨胀与收缩更为剧烈，持续时间更短.

环境压强是影响空泡脉动的一个重要因素。为了研究环境压强对激光空泡声波特性的影响，采用理想液体中单空泡运动的理论模型，对不同环境压强下液体中空泡运动过程进行了数值模拟，并通过充气泵精确调节高压水箱内的气压，采用高速照相机、高频测量水听器，得到了在不同压强条件下，空泡脉动特性的序列图像和声谱图，根据实验数据研究了不同环境压强下液体中激光诱导产生的空泡脉动规律与声波特性。结果表明：环境压强的改变影响了空泡生存周期和脉动的剧烈程度，但对声波的强度和声谱分布没有影响。辐射的频率集中在0~50 kHz范围内，所辐射的声波能量主要集中在0~20 kHz频段范围，并在2 kHz与8 kHz有两个明显的频率峰值。

水中粒子偏振效应的变化对激光水下探测领域的研究具有重要意义。针对不同粒子多次散射对后向散射光强以及偏振度的影响规律问题,基于激光偏振特性理论,通过实验测量的方法,对比分析了线偏振激光入射不同气泡大小和不同气泡数密度形成的气泡幕、不同气泡幕所在距离、洁净水与混浊水、不同入射角度情况下回波信号在强度和偏振度特性上的差异性,验证了水下激光偏振特性变化用于激光水下探测领域的可行性。

为了进一步明确MIM (Metal-insulator-metal)波导结构的SPP (Surface plasmon polariton)模式特性, 建立了MIM结构的SPP模式关系、激发系数和反射系数的理论模型。仿真数值计算结果表明: 较大的介质厚度的TM基态模式衰减超过了振荡模式衰减, 与传统的介质波导明显不同; TE模式表现为失真的介质光波导模式特性, 其传播距离要远大于TM0; MIM结构中腔的Q值随着长度增加而增大, 表明了SPP反射受限; 腔的品质因数改变与端面关系密切; MIM波导可以在具有更大Q值下确保光波更好地耦合成需要的SPP模式。

针对不同环境条件下海水中的气泡幕对后向散射光强以及偏振度的影响规律问题，基于矢量 Monte Carlo方法对整个模型进行仿真。在仿真过程中，充分考虑光子在气泡幕中的运动过程，对比分析了圆偏振光入射不同气泡半径、不同气泡密度和不同气泡幕宽度以及线偏光不同角度入射下，回波信号在强度和偏振度特性上的差异性；同时验证了激光海水气泡幕偏振探测法用于激光通信探测领域的可行性。

构建了管流场刺激下的生物受激发光实验平台, 分析了管流场中的水动力特性和影响生物受激发光的水动力因素。采用光子计数器测量了3种腰鞭毛虫在管流刺激下的受激发光特性。实验结果表明: 海洋生物体受激发光的水动力影响因素是流场剪应力, 引起生物体发光的剪应力存在剪应力阈值, 只有当剪应力大于阈值, 生物体才能被激发发光。根据生物体种类的不同, 刺激生物受激发光的剪应力阈值为0.05~0.29 N/m2。通过对实验数据的分析得出了生物受激发光的发光强度与剪应力的关系。

分析了激光声信号的理论模型。建立了研究不同水深条件下激光声特性的实验平台。研究结果表明：当水体深度在0~100 m范围内逐渐增加时，激光声信号的两个相邻主峰时间间距越来越小；激光等离子体声波的峰值声压逐渐减小；空泡首次溃灭声波的峰值声压在0~20 m范围内逐渐增加，在20~100 m范围内逐渐减小；空泡溃灭声波峰值个数减少。

分析了激光击穿水介质时的能量分布情况，给出了相应的能量计算方法。构建了研究激光击穿水介质能量分布的实验系统，利用高速摄像机对激光击穿水介质过程中的冲击波辐射、空泡脉动等现象进行了记录，得到了冲击波速度以及空泡尺寸等参数。利用水听器对远场声波信号进行了测量。研究结果表明：激光击穿水介质的过程中，大部分激光能量转换成了冲击波和空泡能量，两者占到的比例为60%~90%；激光能量的改变对激光击穿水介质的能量分布影响不大；当激光会聚角增加时，冲击波和空泡能量变大，同时透射激光能量减小。