1、隨著計算機視覺技術不斷的發(fā)展，該技術被廣泛應用在海底探測、機器人定位、和三維重建方向。隨著陸地上的可用資源逐步減少，對海洋資源的開發(fā)和利用已經(jīng)被人類提上未來發(fā)展的日程。目前水下探測主流還是使用普通相機，但是普通相機獲取足夠量圖像信息時，需要較大的視距，由于海水懸浮有大量的雜質(zhì)，給圖像加入了大量的干擾（噪聲、模糊），后期去除這些干擾變得尤為困難。魚眼鏡頭是一種具有超大廣角的鏡頭，它的光學特性比較特殊，理論上擁有180°~270°的大視野，

2、在獲得相同信息量的情況下魚眼相機所需要的視距是普通相機的1/40，由此拍攝得到的圖片因為視距較小可以很大程度降低水下雜質(zhì)的干擾。本文就魚眼相機的成像過程、成像模型和在水下多介質(zhì)的成像模型做了主要研究，研究內(nèi)容如下：
　　首先，因為目前的攝像機設備均不適合在在水下進行拍攝，進入水中工作時必須使用密封玻璃罩等輔助設備，引入外部媒介的同時也引入了除水、空氣之外玻璃罩的折射，這使得傳統(tǒng)成像模型不再成立。本文以攝像機的基本成像為基礎，考慮攝

3、像機在空氣中成像和在水中成像的不同，建立水下理想平行光軸成像模型和水下自由光軸成像模型。
　　其次，由于引入了多種介質(zhì)，使得光線在進入攝像機前已經(jīng)發(fā)生多次折射，這種光路的改變，讓傳統(tǒng)的攝像機標定方法無法進行攝像機內(nèi)外參數(shù)的求取。結(jié)合以上問題，本文將整個標定過程拆分成兩部分：攝像機到玻璃罩內(nèi)側(cè)與玻璃罩到水中物體。攝像機到玻璃罩內(nèi)側(cè)可以等效為空氣中成像，采用張正友的棋盤格標定定法求得攝像機的內(nèi)參和外參。然后利用水下自由光軸成像模型，取

4、水中已知世界坐標系的參考點，通過水下成像模型求取其像點坐標，通過比較實際中參考點的像點和模型求取的像點關系來建立評價函數(shù)，經(jīng)優(yōu)化函數(shù)優(yōu)化得到最終的標定結(jié)果。
　　最后，研究魚眼鏡頭的水下雙目視覺定位系統(tǒng)。首先根據(jù)三角幾何學方法，利用三角函數(shù)關系，進而推導出折射平面上的入射點與成像點間的對應公式；基于向量幾何學方法，利用四元數(shù)求解向量的折射，給出了空間點定位推導方法。魚眼鏡頭水下光學折射成像模型的建立，為水下環(huán)境探索、定位、測量提供