关联成像,又称为“鬼成像”,是近年来新兴的一种成像技术。因为其良好的抗干扰特性,成为光学和量子领域研究的热点之一。相比于传统的水下声呐成像技术和水下激光成像技术,关联成像利用桶型探测器进行光束采集,大大提高了探测距离。因此研究基于关联成像的水下激光成像技术对未来的海洋探测和开发具有重要意义。本文针对基于关联成像的实际工程应用,设计了一个基于关联成像的水下激光成像系统。本文完成的主要工作如下:1、从关联成像的基本原理和基本模型切入,重点研究了关联成像中影响图像质量的因素和常用散斑场矩阵。其次结合水体对光的吸收和散射作用对水下环境使用关联成像进行探测的优势进行了分析。最后基于计算关联成像模型设计了水下激光成像系统的整机方案。2、根据水下激光成像系统总体设计方案设计了能够与光学系统紧密配合工作的水下激光成像硬件平台,包括具备外触发式同步时序控制功能和激光回波信号采集功能的信号采集板和集成高性能FPGA和多核DSP的信号处理板。同时在水下激光成像硬件平台内部、水下激光成像硬件平台与上位机之间构建了包括SRIO、JESD204B等数据传输交互网络。3、基于水下激光成像硬件平台,根据FPGA和DSP的特点,通过合理的功能划分设计了具体的FPGA和DSP实现方案。根据实现方案,在FPGA中实现了计算关联成像算法的硬件加速和目标回波信号的采集功能,在DSP中实现了双线性图像插值算法。同时利用水下激光成像硬件平台内部的高速串行数据传输交互网络和串口、网口等资源实现了水下激光成像硬件平台内部、水下激光成像硬件平台与上位机之间可靠的指令交互和数据传输功能,保障了水下激光成像系统各项工作流程的实现。最后经过水下成像试验,验证了整个设计的正确性。