经济的发展与人口的增加使得人类对资源的需求变得越来越大。海洋蕴含着大量人类需要的资源，在人类探索海洋的过程中，图像以及视频成为人类获取水下资料的重要手段。但是由于海洋环境的复杂性，水下拍摄的照片的质量严重下降，其中模糊是图片中表现出的最严重问题。与此同时，水下的空间测量定位以及三维重建技术也被广泛应用，其中摄像机标定技术在应用过程中是最为重要的环节。但是由于相机处在空气环境中，折射的发生不可避免，使得原本用于空气中的标定技术不能直接用于水下，所以解决水下摄像机标定问题也变得尤为重要。论文对光在水下的传播特性进行了深入的研究，分析得到了图像模糊降质的原因，对降质过程进行了数学建模然后应用了图像复原的技术对水下模糊图像进行了复原，得到了较为满意的结果。论文又详细地分析了水下光传播过程中的折射过程以及折射过程对于空气中的成像系统的模型的影响，讨论了空气中的成像模型的可行性，然后利用水下成像系统中空间点与图像平面点的对应关系以及折射在整个过程中的数学表示建立了水下成像系统的非线性模型。最终通过对空气中Tsai标定算法的改进来完成对水下相机参数的标定并且通过实验结果验证非线性成像模型以及标定算法的合理性。论文对水下模糊成像过程进行了建模，模型具有简单而全面的特点。论文通过实验验证了模型的正确性，实际应用中对于水下图像的去模糊具有一定的实用价值。论文又对水下摄像机成像系统进行了分析，建立了非线性模型，对于以后更深入的应用做了很好的铺垫，为以后基于模型的水下三维重建打下重要的基础。