我们国家海域辽阔,海洋物种繁多,海底地貌复杂多样,油气资源丰富,开发和利用海洋资源已经成为我国建设海洋强国的必由之路。对水下目标的精确定位也成为急需解决的问题。光源在水中照明时,由于水介质和水中微粒的吸收和散射,光能量损耗很多,而且产生严重的散射光,降低了成像质量,降低了定位精度。针对以上问题,提出一种新的水下目标图像探测方法——非均匀光场水下目标图像探测方法。该光场有效的降低了后向散射光的影响,能获得较远的水下探测距离。结合非均匀光场,我利用双目视觉技术,来获取水中目标的三维世界景物的姿态、形态、运动和深度等信息,从而实现水下目标的精确定位。本文首先分别介绍了目前水下图像探测和双目立体视觉的主要技术及发展现状,其次介绍了目前水下非均匀光场目标探测方法以及以集束光源为手段建立的水下探测系统,然后详细的介绍了双目立体视觉技术,包括双目立体视觉原理、摄像机标定、立体匹配和三维坐标计算。最后利用我们设计的水下双目立体视觉系统进行了的实验,实验结果表明本系统可以精确测量水下物体的距离信息,对下一步实验进行了实验方案的设计和完善,并针对实验结果对本系统所用的匹配算法与软件提出了改进意见。