随着海洋开发的快速发展,水下光视觉系统的应用也越来越广泛。然而,因为水体环境对光线的吸收、散射和衰减作用,水下图像往往存在着模糊不清、颜色失真等质量退化以及视场范围小的问题。这在很大程度上制约了光视觉系统在水下作业任务中的应用。本文的研究内容主要围绕上述问题展开,主要完成了以下工作:(1)针对水下图像质量退化的问题,分析了光线在水中的传输特性及水下成像模型,在此基础上,提出了一种基于暗通道理论的水下图像清晰化算法,算法从水下成像的特点出发,改进了环境背景光以及光线透射率的估计方法,最后通过实验验证了其在水下图像复原方面的有效性。(2)针对水下图像视场范围小的问题,本文将图像拼接技术应用于水下环境,对视频图像序列进行拼接以得到水下场景的全景图像。为了提高拼接的速度,提出了一种基于感知哈希理论的图像重合区域估计方法,该方法能够有效地缩小特征检测和匹配的范围;另一方面,为了提高特征匹配的准确性,本文在SURF特征的基础上加入了纹理特征,丰富了特征的描述。(3)针对AUV上的光视觉系统,设计开发了水下图像采集和传输系统,并在PC端开发了相应的上位机软件,实现了水下视频监测以及相关视频图像的处理和拼接功能。