从多帧二维声纳图像恢复出三维信息是水声三维重建的核心问题,而用于水声三维重建的声纳设备众多,不同的声纳器件有着不同的物理特性,声纳设备的差异化也提出了对重建算法的特定需求。本文主要针对宽孔径前视声纳和侧扫声纳两种声纳设备开展三维重建算法研究。论文取得的成果如下:（1）首先指出了一种从前视声纳多帧图像进行三维重建的方法。阐述了声纳图像方程及采用盲解卷积算法的含义,讨论了实际解算过程中需要考虑约束的具体范围,分析了约束参数对解向量的影响及整定方向。并在实验中重建了若干水下物体,验证了算法对小范围水下目标的三维恢复能力,获得了小范围水下目标的可视化表达。（2）指出了另一种由侧扫声纳图像和几点已知高程,通过几何解算重建还原海床高程的算法。在这个基础上,改进迭代过程。通过三角解算将重建高程误差在每次迭代中引入算法里,并针对迭代不收敛的机制做出了一定约束。通过仿真验证了误差引入的闭环作用,仿真还验证了重建迭代的收敛性和快速性。最后可视化的还原了仿真情况下海底的三维高程值和海底反射率值。（3）围绕侧扫声纳重建算法的高程测深需求。提出了一个基于到达时间（Time of Arrival,TOA）原理的时间戳同步三基阵短基线浅海水声定位算法,基于此算法,开发了一套用于标定侧扫拖鱼坐标的水声定位系统。本文较为完备的给出了定位系统的软硬件介绍。提出了关于定位的三种简便算法,解决了侧扫声纳重建算法中高程点获取的问题。（4）通过实际水箱试验,验证了基于宽孔径前视声纳的盲解卷目标恢复算法的可视化能力。随后通过海试、湖试采集了真实的侧扫声图数据,验证了基于侧扫声纳图像高程先验的海床重建算法的三维恢复能力。最后通过近海测试,评估计算了短基线定位系统在静态和动态情况下的定位精度,以及定位系统的硬件稳定性。实验证明水声定位系统达到了一定的精度,具备浅海快速布放能力。