我国具有绵长的海岸线和广阔的海洋领土,海洋维权执法及海上搜救任务繁重,大力开发先进的海域监控设备,研究海上目标检测方法具有重要的意义。在海域监控领域采用全景视觉系统,可以满足海洋环境下大视场、全范围、远距离监控的需求,有效减少监控设备数量、降低硬件成本,但该系统目前缺乏成熟的目标检测技术支持。由远及近驶来的远景目标会最先出现在海天线上,在海天线区域检测小目标可为拍摄取证等工作提供更多的反应时间,因此本论文开展基于全景海天线提取的小目标检测算法研究。折反射全景视觉系统成像原理的特殊性,不仅使得常规视觉中的直线海天线在全景图像中呈椭圆形,而且使得全景图像中包含有大量全景设备区成像。鉴于全景海域图像的特殊性和背景的复杂性,本文的基本研究思路为:首先在全景图像中对海天线提取和目标检测有不良影响的全景设备区干扰进行提取和剔除,然后进行全景海天线提取,最后在海天线区域检测小目标。因此论文研究的三大核心内容为:全景设备区提取、全景海天线提取以及海天线区域的小目标检测。首先,进行了全景设备区提取方法研究。根据全景设备区属于人造物体,其纹理特征与海面、天空等自然景物有明显区别的特点,设计了基于分形维数的全景设备区提取算法;根据全景图像中的全景设备区干扰比较明显,更易引起视觉注意的特点,设计了基于视觉显著图的全景设备区提取算法;并通过实验验证了上述算法的有效性。其次,进行了基于全景视觉的海天线提取算法研究。在抑制了全景设备区干扰的基础上,针对全景海天线呈近似圆形的特点,设计了基于改进梯度Hough圆变换的海天线提取算法;针对全景海天线具有明显边缘轮廓特征的特点,提出了基于改进主动轮廓模型的海天线提取算法;针对全景海天线在全景图像中的梯度能量相对较大的特点,提出了一种基于改进Seam Carving的海天线提取算法;最后通过实验验证了这三种算法的有效性,并与现有文献中的算法进行了实验对比分析。最后,进行海天线区域的小目标检测算法研究。在海天线提取的基础上,将小目标视为图像信号的奇异点,设计了一种基于提升小波互能量的海天线区域小目标检测算法;利用暗通道理论对目标的放大作用,提出了一种基于暗通道先验理论的海天线区域小目标检测算法。最后通过大量实验验证了算法的有效性,并与现有文献中的算法进行了实验对比与统计分析,验证了算法的优越性。