近几年我国大力倡导发展海洋科技,作为海上装备自动化,智能化代表的水面无人艇是当前海洋科技发展的主攻方向之一。本文以小型水面无人艇为研究对象,以水面目标检测为研究方向。结合计算机视觉,致力于开发出适用于小型无人艇巡逻,勘探,以及海上救援等工作中的高精度水面障碍物检测算法。为提高算法的检测精度,本文从水面图像预处理入手,以期消除水面障碍物检测过程中的干扰因素。通过对该检测算法的实际应用,我们发现,由于水面天然光滑,不同时间段的水面图像中都会有因镜面反射而形成的水面高亮区域。然而在众多水面目标检测算法中,大都忽略了镜面反射的影响,从而导致检测精度降低。传统的镜面反射去除方法只能解决小范围内镜面反射的去除,而对于类似水面场景中,受镜面反射影响的像素较多时,则会出现镜面反射去除不全,甚至破坏图像原有颜色信息。由此,我们首先提出了一种用于分割出水面区域和非水面区域的方法,从而将镜面反射的去除限制在水面区域中,紧接着提出了改进后的亮度比模型,利用具有相同漫反射色度的像素点,完全漫反射像素点和高亮像素点的改进后亮度比值,前者小于后者这一性质,可以判断像素点是否为高亮像素点。此外,该性质可以进一步地分离出高亮像素点中含有的镜面反射分量,从而达到水面图像中镜面反射去除的目的。另一方面,为了将水面图像中镜面反射的去除方法与基于语义分割的水面障碍物检测算法相结合,我们深入分析了基于语义分割的水面障碍物检测算法的实现原理。首先我们介绍了将马尔可夫随机场用于图像分割的传统建模方法,进而分析基于语义分割的水面障碍物检测算法的优点以及改进之处。接着详述了用于水面图像语义分割的概率图模型的建模过程和用于该模型参数估计的EM算法的推导过程。为更好地验证我们提出的水面图像中镜面反射去除方法的有效性以及论证该方法和水面障碍物检测算法结合使用后的性能提升,我们采集并制作了水面反光图像数据集和水面障碍物检测视频数据集。同时设置对比实验,实验结果证明进行水面图像中镜面反射的去除对水面障碍物检测算法有较大提升,并且使检测算法的鲁棒性更强。最后为了提高模型参数调整和对比实验结果获取工作的便捷性,我们基于所研究的方法,设计开发了水面障碍物检测系统实验平台。该系统不仅极大地提高了工作效率,也更利于人机交互。