由于水下环境较陆上要复杂得多,使得在水下成像时,很难直接获取高质量的水下图像。与在大气环境下完全不同,电磁波在水下传输时,水体作为传输介质,会对电磁波造成衰减,且不同频率的电磁波在水下传输时,衰减强度也不同。这导致直接获取的水下图像通常会有清晰度降低,对比度下降,颜色失真,形状扭曲等问题。针对上述问题,本文基于成像物理模型,结合电磁波在水下传输时的物理特性,建立新的水下图像复原模型,并提出两种图像复原方法。针对暗通道先验理论在水下图像复原中的不足,本文提出一种基于波长-透射率关系估计各通道透射率的图像清晰化算法。对于R、G、B彩色图像,水体对B通道的吸收和散射效应相对较小,G通道次之,对R通道的吸收和散射效应最大。针对不同频率的电磁波在水下传输时衰减差异巨大,使用暗通道法估计B通道透射率,并根据波长透射率比分别估计R、G通道的透射率,使用统计平均值法估计背景光强B,根据水下成像模型得到复原图像。试验结果表明,本方法可大幅提升水下图像的对比度、清晰度。针对不同通道能量衰减程度不同,以及水体背景光估计的准确性对复原结果的影响,本文提出基于电磁波能量剩余比以及背景光估计的水下图像清晰化算法。针对水体背景光强对成像影响较大的问题,依据背景光形成原理对水体背景光进行精确的估计。针对各通道能量衰减的巨大差异,使用K值判决使用暗通道估计B通道透射率及散射系数,由波长-散射系数线性关系式估计其他通道的散射系数并计算其透射率。针对色偏严重这一问题,电磁波剩余能量比以及最小二乘法确定目标与水面间距离D,以此估计水面到水深D处的能量衰减量,实现对复原图像色彩的补偿。实验结果表明,本方法复原效果十分明显,色彩还原度非常高,效果要优于其它传统方法。