随着世界各个国家在政治、军事、经济、科技领域的发展,相应的人类对资源的种类和数量等的需求越来越大。海洋蕴藏着丰富的资源,人类在海洋资源中的开发和利用对人类的生存与发展具有重大的意义。人类在探索海洋资源的过程中,可以通过摄影测量技术来获取水下资料。通过水下三维测量技术对水下摄像机拍摄的水下被测物体的图片或者视频进行三维重建,从而获取水下信息。然而由于海洋环境的特殊性与复杂性,例如光的折射的问题,水下拍摄的图片并不能真实的表示水下被测物体,并且水下三维测量技术同样会受到水下环境的影响。针对光的折射的问题,陆上三维测量技术不再适用于水下,本文对陆上的结构光三维测量技术进行改进,提出了一种基于折射补偿的水下结构光三维测量技术。对水下物体三维测量的整个过程中,水下三维测量的模型建立和系统标定技术是重中之重,所以解决水下三维测量的模型建立和系统标定的问题是本课题研究的重点。本文详细的介绍了光的折射对水下三维测量系统的影响,分析水下三维测量模型与陆上三维测量模型的区别,并且对水下成像过程和水下结构光平面进行了详细的数学描述,然后根据水下三维测量系统中四个坐标系之间的转换关系建立完整的水下三维测量模型。对水下三维测量系统完成建模以后,将Tsai提出的基于径向畸变的摄像机标定原理和基于交比不变的求光平面原理加入到标定算法中。在标定时考虑了光的折射的影响,提出了一种基于折射补偿的水下三维测量系统的标定方法,将摄像机成像点补偿和光平面补偿应用到系统标定中,从而完成水下三维测量系统的标定。最后本文通过对简单水下被测物体的测量来验证水下三维测量系统模型和标定算法的可行性。