海面溢油污染通常以不同的风化状态存在于海面上，如不同厚度、不同分布状态的油膜和乳化溢油等。海洋激光诱导荧光技术（Laser Induced Fluorescence，LIF）是目前最有效的海面溢油监测技术手段之一，具有灵敏度高、方便灵活、实时性强和不存在探测盲区的优点。而LIF探测技术除对溢油污染未乳化阶段连续分布的较薄油膜探测方法有所研究外，对于不连续分布油膜和厚油膜，以及油包水、水包油两个不同乳化阶段等溢油污染情况均未见有可用的理论研究成果和成熟的探测方法。面对目前LIF探测对海面溢油不同阶段和分布类型尚未建立有针对性的探测理论和方法，有必要开展LIF海面溢油区域分类探测。而研究海面溢油不同类别区域的探测特征是识别和探测海面溢油污染不同区域的关键。本文在以往单纯LIF探测系统增装可视照相机的基础上，基于LIF+视觉图像开展海面溢油不同类别区域探测特征研究。
　　首先，对海面溢油区域进行划分并研究各类别区域的光学特性。深入分析海面溢油的复杂风化状态，结合目前LIF探测海面溢油的能力及监测方法，划分海面溢油区域；研究海面区域类别的光学特性，即固有光学特性、荧光特性和拉曼散射光特性。其中，结合海面溢油乳化液油滴与水滴的粒径分布特点，基于Mie散射理论研究油包水乳化液和水包油乳化液的固有光学特性，分析不同乳化时间和浓度对其固有光学特性的影响；基于Stern-Volmer方法研究油包水乳化液和水包油乳化液的荧光特性，分析不同浓度对其荧光特性的影响。
　　其次，对划分的海面溢油不同类别区域进行荧光仿真研究。基于Monte Carlo方法构建海面溢油荧光仿真模型；基于荧光仿真模型和不同溢油区域类别的固有光学参量，分别对不同油品、不同厚度油膜，以及不同厚度、不同含油率的油包水乳化液和水包油乳化液进行荧光仿真，并从不同出射方向和不同空间位置的荧光分布情况进行分析；对几个探测参量包括激发和发射波长、入射角度、荧光接收面积、接收视场角和溢油乳化液的乳化时间对海面溢油荧光的影响进行分析。
　　然后，对海面溢油不同类别区域开展荧光与视觉图像特征特征研究。在荧光特征方面，对不同溢油区域类别的荧光响应机理进行分析；针对海面连续和不连续油膜区域，分别定义荧光强度比值、拉曼峰强度比值和荧光强度比值不均匀度三种特征，针对海面油包水和水包油乳化液区域，提出采用折合溢油厚度反映溢油乳化液的污染情况，并通过仿真和实验方法获取并分析不同溢油区域类别荧光特征；采集溢油图像，采用Susan算子对溢油图像进行边缘检测，分析不同溢油图像特征，获取并分析RGB和HIS颜色空间各分量的颜色矩及颜色直方图特征。
　　最后，对海面溢油不同油膜区域开展厚度特征研究。针对薄、厚和不连续油膜分别采用相应的厚度估算方法来表征对应区域的厚度特征。其中，采用拉曼反演算法表征薄油膜的厚度特征；对于厚油膜区域，给出海面平坦和非平坦两种厚油膜区域的判定方法，并提出荧光强度比值边缘厚度评估方法来表征平坦厚油膜区域的厚度特征；采用多点采集方法表征不连续油膜区域的厚度特征，并分别通过实验验证了本文所采用方法的正确性与合理性。