海洋技术研究的重要领域之一是海底勘测技术。目前海底世界观测方法主要分为两种:一种是基于声纳图像的远距离勘测;而另一种是基于海底成像的近距离观察。远距离观察所拍摄的图像分辨率比较低,主要适用于大范围内海底物体的搜索;而海底图像则是图像分辨率高,并且颜色信息丰富和纹理细节清晰,因此海底成像技术逐渐成为海洋研究领域的核心技术。但是近距离观察所拍摄到的图像覆盖范围小,因此需要利用拼接技术将多幅图像拼接后进行观察,并且近距离拍摄图像主要存在两个问题:一是由于采用人造光源系统照射以及海底地面存在地势起伏现象,使得海底图像出现光斑位置和光照不一致现象;二是由于水下入射光线存在严重衰减和反射效应,使得海底图像存在对比度降低、纹理信息模糊等问题。因此,直接对原始图像进行拼接,其结果存在明显接缝、对比度低的现象。基于此,本文对海底图像拼接中的图像增强方法进行了比较系统的研究,完成的内容主要如下:（1）基于深度信息的海底图像光照均匀性和一致性补偿算法研究。针对海底不同深度成像后的图像光照不一致现象,提出了一种基于相对深度信息的海底图像光照补偿算法。该算法根据相邻海底图像重叠面积大小确定相对深度信息,不同深度采用线性插值的方法选取不同的光照补偿模板,对海底图像进行光照均匀性和一致性补偿。实验结果表明,该算法可以有效降低人造光源和海底地势起伏对海底图像的影响,序列图像具有良好的一致性。（2）基于色彩恢复的多尺度Retinex理论的海底图像增强算法研究。针对进行光照补偿后的海底图像仍存在对比度低的问题,提出本文算法。该算法首先将海底图像从rgb空间转换到HSI空间,并通过提取其亮度图像,并对HSI颜色空间中的亮度分量在频域上进行MSR算法增强,并利用“gain/offset”切除直方图中的尾部像素值,以增强对比度,最后进行色彩恢复。大量海底图像的实验结果表明,此算法在不破坏图像一致性的前提下,能有效提高海底图像对比度,海底图像的色彩也得到了保障。（3）开发一个海底图像拼接中图像增强原型软件系统。该系统的主要功能包括图像输入模块、光照补偿模块和海底图像增强模块。实验表明,该系统可靠性较高,具有很强的实用性。