在进入21世纪之际,随着社会经济的发展,人们越来越意识到海洋对人们生活的重要性。近年来,海洋资源开发、海洋自然环境保护以及海洋军事应用等方面的研究越来越引起人们的关注。光探测作为水下资源探测及环境保护的重要手段,主要包含水下探照及其三维视景的仿真,水下光场仿真及可见光探测的算法研究已经成为水下视觉和水下图像处理所关注的热点。本文基于辐射传输未知情况下的水下光场实时仿真问题,仅依靠视域内相邻光线间的采样信息,在确定领域内水下光场的光照渲染问题上,结合光辐射传输理论,但其受到海洋洋流、温盐密特性因素的影响具有漂移特性,因此采用了非线性不确定性系统最优估计理论,结合海洋波动理论,对光辐射传输未知条件下采样光场仿真算法进行一系列的研究。针对海洋水下光学的研究,首先需要分析水下光场的理论基础,了解水下光学的特性,然后引入光线的辐射传播理论,建立光场的Monte-Carlo辐射传播方程,通过利用光子在水下的辐射传播信息,对光场的辐射传输算法做建模仿真。其次,海洋波动光场的精确建模不能抛弃海水温盐密特性的约束,不能转化为无漂系统,因此需要对波动光场的位置进行估计。根据Stokes理论,建立风海波模型,结合实测海洋折射率数据,依据插值法,采用最小二乘法进行拟合,得到一个含有多参数的海水折射率模型,然后引入熵权分析法,建立一个水下光场衰减考评体系,以实现水下二三维光场的可视化仿真,对空间位置进行估计。最后,由于洋流表现出多种不确定性,如定常已知、定常未知、时变已知、时变未知、大小变化、方向变化。因此结合辐射传输仿真方法及海洋动力学方程,借鉴非线性不确定理论、最优化理论、系统定性仿真理论和自适应参数估计,通过理论与仿真分析,对参数不确定,不同特性洋流估计进行研究,研究流动光场辐射计算的鲁棒性和定位精度,以实现流场中的光学图形绘制的可视化。