随近年来国际形势的发展,各国的战略重心逐步向海洋转移,水下物体的三维可视化技术在海洋科学,船舶检测,安全与防御等领域的应用变得愈发重要。水下存在各种粒子和分子,而它们对光线会产生吸收和散射现象,其特性与大气中完全不同,因而水下成像与航空成像存在本质上的区别。现有技术可以通过集成成像来克服这一问题,但由于水下湍流的存在,会造成目标在成像的过程中发生前畸变,导致最终重构图像质量的大幅下降。因此,探寻一种适用于水下湍流环境的三维集成成像方法对于当下尤为迫切。本文针对这一问题提出了一种在水下集成成像过程中,引入幸运成像算法的新思路,即将幸运集成成像算法应用于水下湍流环境中,通过幸运处理来弥补前畸变对图像重构造成的影响。具体工作如下:首先,本文简要介绍了集成成像的基本原理,结合现有的关于水下湍流的模型和数据,运用数值模拟的方法在Matlab中模拟了水下湍流相位屏,并在SolidWorks中生成水下湍流相位屏模型。分析并计算了水下湍流中的集成成像系统的各项参数,利用生成的相位屏模拟水下湍流环境,并用集成成像采集系统采集经水下湍流后的原始图像,利用基于深度的计算机重构算法得到集成成像重构图像。其次,本文对在水下湍流环境下使用幸运集成成像算法的可行性进行了系统分析。围绕幸运集成成像算法建立模型并进行了计算机模拟实验,对采集到的近万张原始图像进行一系列的幸运处理,再利用集成重构算法进行三维重构。通过比较引入幸运成像算法后的重构图像与未引入时的重构图像,验证了幸运集成成像算法在水下湍流环境中应用的可行性。最后,对经幸运成像算法处理后的图像,进行进一步的优化处理,采用部分基元重构法、配准聚焦法、增加采样率方法和增加有效区域方法,进一步提高成像质量,并将其应用到合适的场景。本文提供了一种新思路,将幸运集成成像算法应用于水下湍流环境,解决由于水下湍流引起的图像重构质量下降问题,并通过模拟实验验证了其可行性与有效性,对于水下物体的三维可视化技术研究具有重大意义。