跨介质成像中水-空气界面的随机波动会使得进入相机成像面的光线的相对位置发生变化,表现在图像上就是图像出现畸形、扭曲,这会导致成像目标无法辨认,阻碍了对成像目标进一步的研究和探索。由于水面的波动没有规律可循,所以图像的畸形也是随机、不规律的,跨介质成像恢复非常具有挑战性。跨介质成像恢复技术研究不仅对水下环境探测效果有着关键的影响,并且该技术的发展还能够增强国家对领海的控制能力,因此开展对跨介质成像恢复技术的研究具有重要意义。结构光是目前主流三维测量的解决方案,在本论文中结构光指携带特殊信息的光图案。结构光能携带指定光信息的特性对本文跨介质扭曲图像复原算法的研究具有重要的启发意义。本文针对目前跨介质成像图像恢复算法中所存在的问题,提出了一种基于结构光的图像配准算法并对其进行了改进。本文提出算法能在保证图像恢复效果的前提下,大幅缩短处理图像所需的时间,主要工作如下:（1）对跨介质成像图像恢复的研究现状进行了一个简要的分类和概括,列出了其中比较经典的算法,随后分析了其优缺点。（2）对相机的成像模型以及光的传播特性进行了研究,分析水-空气界面的随机波动会对跨介质成像目标造成严重的几何形变的原因。（3）针对基于图像配准复原算法中需要反复迭代获得参考图像的问题,提出了一种基于结构光的图像配准算法,该算法省去了基于图像配准复原算法反复迭代的步骤,只需要输入一幅扭曲图像,就能将扭曲的成像物体进行复原,大幅提升了图像的处理效率。（4）将上文提出的算法用仿真进行了验证并与基于图像配准的复原算法在恢复图像质量和时间处理效率上进行了对比,证明了本算法在保证复原图像质量的情况下,速度具有绝对优势。（5）为了进一步缩短图像的处理时间,提出了一种基于结构光的局部加权平均多项式拟合算法,它是对基于结构光的图像配准算法的改进,区别是用局部加权平均多项式拟合去替代算法中配准部分。（6）将基于结构光的配准算法与基于结构光的局部加权平均多项式拟合算法使用C++实现之后,进行了实验。实验结果证明两种算法都具有良好的恢复效果,且改进算法的确能进一步缩短处理时间。