随着21世纪“海洋时代”的快速发展,水下结构表观的测量越来越受到科研人员的重视。目前,针对水下结构表观的测量还没有形成成熟的技术和完整的体系,人们仍需要花费大量的人力和物力来进行水下结构表观的测量。因此本课题旨在设计出一款采用40相机阵列结构的水下测量系统,来实现对水下结构表观的大视场、近距离的快速实时测量。本文根据水下环境具有物距小、视场大的测量要求,提出采用相机阵列结构的测量方案。在硬件选型时,本系统采用40个PAL制摄像头模组组成相机阵列,55个5050贴片式LED灯珠阵列提供照明,支持16个通道同步采集的Matrox-Morphis-QxT图像采集卡,以及支持RAID技术和多个PCI-E x4接口的图形工作站。实现了结构表观的大视场快速测量,同时为系统实现40通道的实时测量提供硬件基础。为了测量圆柱形结构的曲面表观和克服流动水体的测量误差,本系统设计蝶形镂空式桁架的分组阵列结构。系统的供电设计采用24芯线束结构和独立照明电路,来减少信号衰减和降低电磁干扰。系统的防水设计采用IP68的防水等级和不锈钢板作为机架材料,并设计3组防水阵列和支撑臂结构,实现40相机阵列的防水和测量角度的调节。通过详细对比目前常用的几种增强算法,本文采用带色彩补偿的多尺度Retinex算法进行图像增强。首先通过对数变换和高斯函数的卷积等运算,消除环境中入射光分量带来的噪声干扰。接着引入尺度参数和色彩因子,通过加权求和来实现图像的色彩恢复。实验证明,该算法能够均匀提高图像的亮度,明显减轻细节处的模糊,有效去除水下测量环境中的阴影和光斑。在软件设计时,本文在调用MIL库函数的基础上,配合Qt多线程技术,设计内存缓冲区和互斥锁,保证了线程的安全性,实现图像的多线程同步采集。同时设计人机界面、图像处理和图像显示模块,实现40相机的同步采集与显示、实时传输与处理、快速预览与存储。本系统在实验室模拟了测量环境,验证了系统能够实现水下图像采集。并在浙江省诸暨市搭建实际测量环境,对诸暨大桥进行实地测量。测量结果显示本系统能够在水下9米的环境中,通过40相机阵列进行水下结构表观的测量,验证了系统的可用性。