多波束测深系统由于其优良的底部检测性能和工作效率被国际上越来越多的调查船配备。随着水声、传感器、计算机、数字信号处理等技术的发展以及相关硬件的升级,新一代多波束系统拥有了采集、存储水体散射回波的功能,将应用范围由海底拓展到整个水体。水体数据作为水深、反向散射强度等数据的来源,能够直观展现水下目标,且兼具三维成像能力,基于多波束系统的水体目标探测,已在渔业分析、水文测量、地质结构调查、油气渗漏评估等诸多方面展现出巨大价值。本文围绕多波束水体探测过程中目标的自动提取和精确表达等问题,从水体数据预处理方法、水体影像目标分割、水体点云曲面重建三个方面进行研究,主要工作内容如下:1.根据水体数据采集和成像原理,归纳并完善了水体数据预处理方法。参照海底反向散射强度改正计算体积反向散射强度;借助实例说明了目标、海底以及旁瓣在不同视角影像图中的表现特性;总结现有水体影像噪声处理方式,通过实验讨论了各类方法的优缺点。2.针对当前目标提取方式耗时费力和无法参数优化的弊端,提出了一种结合水深数据的目标自动提取方法。该算法以区域生长为框架,使用核密度估计分析水深特征,搜索深度极值点或强度最大值点表征目标区域;采用RSF模型保证分割精度,指定水平集函数为生长模板;使用多项式拟合计算目标下方水深以限制生长,识别感兴趣的目标区域。实验分析表明本文算法能够获得准确的分割结果,且抗噪性较强。3.针对静态目标和动态目标的研究需求,提出了两种不同建模策略。使用抛雪球法对不同反向散射强度的点云进行逐层构建、渲染,形象表达水下动态目标;通过水体影像对航向数据进行插值,得到相对均匀的目标点云;结合α-shape轮廓提取、构建三角网格、Loop细分实现静态目标表面重建。实验分析表明本文方法能够准确反映水下目标特征。