核能是我国乃至全球重点发展的清洁能源,而核电作为核能的应用方向之一,对电力产业的发展有着积极推动作用。核能发电的关键是核反应堆堆芯安全稳定的运行,而核反应堆堆芯有效运行的前提是燃料组件精准的装卸定位。目前燃料组件的装卸操作存在流程复杂、安全隐患高、人工误差大等问题。随着图像处理算法和光学传感器的高速发展,拥有精度高、实时性强、非接触式等特性的机器视觉技术逐渐被应用于某些特定工业领域。鉴于此,本文针对目前燃料组件装卸操作存在的问题,考虑燃料组件装卸对定位精度的要求,开展了基于机器视觉的水下燃料组件定位方法的研究。本文主要研究内容如下:（1）提出了基于分通道残差密集网络的水下图像增强方法。针对水下相机所捕获图像存在的雾化、颜色偏差、对比度低等问题,本文考虑到图像各颜色通道在水下衰减程度的不同,提出了一种基于分通道多尺度融合的残差注意力模块。该模块分别对图像各通道做多尺度融合处理并灵活运用残差连接和注意力机制,以实现对图像不同通道的特征表达。此外,本文将多个上述模块密集连接以整合为水下图像增强网络。实验表明,该方法可有效消除图像模糊、纠正色偏和强化边界信息,在峰值信噪比、结构相似度等定量指标上超过大多数先进方法。（2）提出了基于自注意力机制的图像阴影检测与消除方法。针对光照条件变化导致堆芯底板销钉产生阴影进而影响后续销钉边缘及圆心检测的问题,本文提出了一套基于自注意力机制的图像阴影检测与消除方法。该方法引入了密集空洞金字塔池化、亚像素卷积和自注意力机制提升阴影检测的精准度;通过自注意力机制结合曝光融合技术实现阴影消除;利用半掩码阴影结合多特征融合机制移除阴影消除后残留的“鬼影”。实验证明,该方法能够有效地检测销钉阴影并完成阴影消除,且能显著改善现有定量指标:降低平衡错误率,提升精准率和结构相似度。（3）设计并实现了基于机器视觉的水下燃料组件定位系统。为方便工作人员对燃料组件实施精准且自动化地装卸,本文基于所提燃料组件定位方法,结合现有的硬件设施,开发了一套界面友好、易操作的燃料组件定位系统。测试表明,该定位系统的装卸定位误差可控制在0.1mm以内,满足行业实际需求。