当今,图像处理系统和图像技术在海洋工程、航空航天、生物医学、通信工程、军事公安和工农业等方面都有广泛的应用。特别是海上监视、水下管道、海底探矿、水中目标(如石油平台、海底沉船、坝基裂缝等)的检测与识别都离不开图像技术的研究和图像处理系统的广泛应用。水下目标检测与定位作为现代海洋高新技术的关键技术,得到了不断的发展。在这一应用背景下,本文开展了水下图像的目标检测与定位研究。本文主要研究水下几何目标的检测与定位算法,它包括三个部分:水下几何目标的边缘检测、目标的形心提取以及目标的定位。在水下几何目标的边缘检测中,简单介绍了常用的边缘检测方法,分析了它们的应用领域以及不足之处,尤其针对广泛使用的Canny算子,分析了其在处理水下图像的一些不足,研究了图像的局部特征对其尺度的影响,提出了基于图像局部复杂度的多尺度自适应边缘检测算法;在目标的形心提取中,针对不同几何特征的目标,采用了各异的处理方法来提取形心,尤其对于弧线形目标,本文提出了边缘分段交叠拟合法用来得到圆形目标的形心,它克服了一般的弧形目标分段拟合的参数值样本的分散问题,处理的结果更为准确;在目标的定位中,本文对摄像机的标定基础进行了介绍,叙述了常用的摄像机标定方法,改进了基于平面模板的标定方法,该方法能够比较全面的标定出所有的摄像机内外部参数,其线性的标定过程也保证了处理的效率。对于水下目标的定位,本文采用了求解图像坐标与世界坐标映射矩阵的方法,提取出图像中目标的形心,利用映射矩阵求解世界坐标,与实际测量的世界坐标作比较,并对误差进行了分析。