在智能船舶和智能航行领域,基于摄像头的视觉感知技术已经成为船舶航行环境智能感知的一个重要研究方向。利用摄像头通过计算机视觉和增强现实技术对实际的航行环境进行虚拟信息的补充,对于提高船舶驾驶员对航行环境的理解,提升船舶航行安全性具有重要意义。基于这一背景,本文利用计算机视觉和增强现实相结合的方法,对船舶导航技术进行了研究。本文完成的主要研究工作如下:（1）实现了船舶增强现实导航系统的整体设计,提出了前后端分离的增强现实导航系统架构,并重点对船舶增强现实导航系统的核心功能和关键技术进行介绍。（2）针对航行环境中的船舶和航标小目标检测问题,基于YOLOv3目标检测算法,在数据增强、轮廓强化和锚框聚类三个方面进行改进,提出了小目标检测模型。实验证明,该模型对船舶小目标图像的检测平均准确率达到0.941,对航标小目标图像的分类检测平均准确率达到0.892。（3）针对航行环境目标信息与视觉检测结果匹配问题,基于电子海图和航行环境信息数据库,研究了船舶周围目标信息数据的获取方法;并基于视觉目标检测结果,提出了航标目标与航标静态数据的匹配方法和船舶目标与船舶AIS数据匹配方法,为增强现实信息叠加提供支撑。（4）基于视觉目标检测结果及其与航行环境目标信息的匹配方法,开发船舶增强现实导航系统。系统采用信息分层叠加的设计,将船舶和航标的详细信息叠加到船舶航行视频中捕捉的目标对象上,并辅以船舶自身信息,达到增强现实导航的目的。本文以航行环境中的船舶目标和航标目标作为增强现实信息叠加的主要载体,系统地研究了船舶和航标的视觉检测技术,摄像头视觉目标与航行环境信息数据库中目标信息匹配方法,以及航标和船舶信息的增强现实显示技术。增强现实船舶导航技术是深度学习和增强现实技术在船舶导航系统中融合应用的有益探索,不仅具有理论意义也具有良好的应用价值。