随着全球资源短缺、环境恶化等问题日趋严重,各国都将目光投向海洋。我国在“十二五”期间明确将建设“数字海洋”作为重点任务之一,海洋研究成为一个热点。水下光谱成像技术观测物体快速直观,在海底目标的高效探测和识别方面具有重大应用前景,而水体对光的衰减特性成为其发展的瓶颈。本文旨在针对水下光谱成像技术需求,研究、设计一款水下宽谱光源,弥补光在水下衰减特性对光谱图像所造成影响。本文从三方面展开:1.实验分析、计算水下宽谱光源出射光最小光谱辐照度值;2.光源光学系统设计和外部腔体设计;3.改进水下光源测试方法,设计光源测试系统,研究水下光源照明特性,并验证光源是否满足水下光谱成像系统需求。本文基于项目组研制的水下光谱成像系统(包括滤色片、相机和镜头等),探究系统正常工作时所需最小光谱辐照度,结合光在水下的衰减特性,分析光源出射光所需最小光谱辐照度值,为光源设计提供具体指标参数。实验分析、比较不同光源特性,综合考虑工况、体积、成本、操作性等因素,择优选择、研制LED组合光源提供照明,并设计光源外部腔体,完成水下宽谱光源设计。设计、建立水下光源测试系统,获取光源在水下不同空间点的光谱辐照度值,探究光源出射光光谱辐照度随水下照明距离变化规律和空间分布情况;进行水下光谱成像实验,结果证明水下宽谱光源基本符合设计要求;且彩色成像实验表明水下宽谱光源在水下色彩再现方面性能优于一般水下光源。本文创新点在于以光源出射光光谱辐照度入手,从光谱波段能量分布层面设计水下宽谱光源,为光源研究提供新思路;并进一步完善了水下光源测试方案,设计实验获取光源出射光水下不同位置的光谱辐照度,探究其分布规律。本文研究成果可用于水下光谱成像,也可用于水下彩色成像等对水下颜色再现要求较高的水下光学成像领域。