针对国内新建、特别是现役桥梁结构水下基础检测的需要,考虑桥梁结构水下实际检测的复杂性,本文在对双目立体视觉检测技术的CCD摄像机标定、点的三维坐标测量、特征点提取与匹配算法等进行深入研究的基础上,集成了水下结构表观缺陷检测系统,并进行试验研究,验证了系统的实用性。本文的主要研究内容如下:第一,分析了双目视觉传感器的三维测量数学模型,讨论了双目视觉传感器结构配置方式,在此基础上实现了双目视觉传感器的结构设计;研究了摄像机实际投影模型,确定了基于2D标定参照物的双目视觉检测的摄像机参数标定方法,阐述了标定过程及结果。第二,基于点的三维坐标计算方法,提出了结构表观缺陷检测评定算法,分别研究了基于自动匹配和交互识别的特征选取方法。得到了基于SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法的特征提取方法,实现了图像缺陷特征的自动匹配;得到了基于交互识别的特征提取方法,完成了混凝土试块和钢试块的交互识别验证试验。第三,集成了水下结构表观缺陷检测系统,该系统由两台水下CCD摄像机、图像采集卡、计算机及表观缺陷检测成像软件系统组成,该系统具有图像采集、存储及损伤评定功能。进行了不同距离、不同角度、不同浑浊度等情况下的检测系统的性能评定试验,得到了水下结构表观缺陷检测系统的性能参数。第四,使用结构表观缺陷检测系统进行清水、混浊水及空气中对比试验研究,对混凝土剥落、裂缝、凹槽等缺陷进行了测量,得到了缺陷的三维尺寸信息,并与真实值进行对比分析。试验结果验证了本文所提出的表观缺陷检测算法,表明该系统能够准确地检测出结构的表观缺陷,体现了该系统的实用性。