海洋是地球生物的发源地,拥有着广阔的水下空间和丰富的水下资源,对海洋资源的勘探和利用将大大有利于人类社会的进步。水下机器人技术是海洋探索和研究的核心,而拥有机器视觉的水下机器人将能更好地完成海底的勘探和引导机械手的水下操作。因此,发展水下视觉技术具有十分重要的意义,尤其是对作为水下视觉技术基础的水下视觉定位系统的研究更是如此。本文根据水下机器人视觉系统“水下应用”的具体需要,研究并确立水下机器人视觉系统的整体配置及控制方法,对水下双目视觉定位系统的硬件结构、水下标定方法、水下图像处理及定位算法进行研究,并通过水下定位试验研究对该系统的精度进行分析。本文共分6章。第一章介绍了水下视觉定位系统的应用背景,对水下机器人及机器视觉系统分别作了介绍,同时对视觉机械手的国内外发展概况进行概述,提出了课题的研究目的意义和主要内容。第二章介绍了水下机器人视觉机械手整体硬件配置方案及控制算法研究,并针对该系统的研究确定的具体配置方式及控制算法,结合水下应用环境,对本水下视觉定位系统的硬件设计、水下标定算法、水下定位算法提出研制改进的方案。第三章介绍了水下视觉定位系统的硬件结构研究,对视觉定位系统的关键部件进行分析和选型,同时,针对本系统水下工作环境设计了一套摄像机密封装置,并对其进行深海环境高压模拟仓的耐压防水试验。第四章介绍了水下视觉系统摄像机模型及标定试验研究,针对水下摄像系统水／玻璃／透镜／空气特殊的透视组合,提出了摄像机的畸变模型参数的改进,并将其应用于水下标定的试验研究,取得较好的标定效果。第五章介绍了水下视觉系统定位算法研究,针对传统摄像机视线相交求取目标点的定位算法的不足,结合水下视觉机械手的应用需要,提出一种基于视线前向平行校正的定位算法,并通过试验研究及误差分析验证该算法的定位准确性第六章全文总结,并对水下机器人视觉控制机械手后续工作进行工作展望。