微小尺度气泡广泛存在于海洋环境中,由白浪、微生物、舰船航行所产生的微小气泡的存在将会极大地影响海水的光学性质。针对水中微小气泡的探测技术已经受到了越来越多的关注,这种技术在船舰尾流的实时探测,海底管道的气密性检测等领域的应用也越来越广泛。从探测方法来分,对水中微小气泡的探测方法主要可以分为声学和光学方法,光学方法主要分为高速摄影、激光全息、激光干涉和激光散射,各种技术具有不同的优点,其中高速摄影方法具有简便、花费低以及能观察气泡的实时状态等优点。论文将会介绍一种利用水下高速成像方式对水下微小尺度气泡进行探测的方法。论文首先研究了水下光成像环境,分析了水下光吸收以及水体后向散射对成像质量的影响,建立了气泡成像的理论模型。其次为了达到设计指标要求,对系统各器件参数进行了计算,以此为依据确定实验方案,搭建气泡探测实验平台,并完成实验。由于实际拍摄到的气泡图像对比度低且辨识度差,本论文提出了一种在气泡后加合作目标的拍摄方法,并对两种方法的实验结果作了比较分析。实验结果表明,该系统能较好的完成水下气泡探测任务,可获取气泡的运动轨迹以及实时状态。用在气泡区域后加合作目标的拍摄方法得到的实验图像,成像质量有了明显改善。在特定情况下,此种拍摄方法对水中微小气泡高速探测具有一定意义。在对图像处理技术的研究中,通过对不同滤波方法和边缘检测算子检测结果的对比,选用高斯同态滤波作为该系统的滤波方法,利用Canny算子提取气泡边缘,利用经过梯度变换之后的梯度图像达到改善视觉以及对气泡以及合作目标板边缘信息突出显示的效果。