水下激光成像利用海水中蓝绿激光独特的光谱特性、时间特性和空间特性对水下目标进行成像,弥补了水下声纳系统在成像分辨率和近距离探测中的不足,从而实现高速度、高精度和大面积探测,在军事领域和民用领域有着较好的应用前景。随着海洋资源争夺日益激烈、海洋开发和研究的不断深入,水下激光成像技术也成为了当前世界各国争相研究的一个热点。本文从水下激光传输、距离选通成像和水下图像处理三方面开展研究工作。水是一种特殊的环境,其中存有大量的介质和悬浮粒子,光在水中传播时存在严重的“散射”和“吸收”效应,是水下成像高噪声和低对比度的主要成因。在分析海水对光的吸收和散射机制基础上,根据米氏散射理论,研究了海水的散射特性,进而推导出海水中光衰减指数的定律以及海水光学特性。通过小角度近似法模拟分析了激光脉冲水中传输的时域展宽特性,得出了时域展宽与传输距离、水质参数的关系。通过研究光波在海水介质中的传输规律,分析影响水下成像距离和成像质量的制约因素,由此寻求改善的途径。距离选通水下激光成像技术是一种抑制海水中悬浮粒子后向散射的有效手段。将激光在海水中的传输模型化,对目标反射信号功率和水体后向散射光功率进行分析计算,得出了目标反射信号功率、后向散射功率与成像距离、水体衰减系数等因素的关系。在此基础上,推导出距离选通成像系统信噪比公式,据此分析了影响系统成像性能的关键参数,为水下激光成像系统设计提供理论依据。最后,分析了激光水下成像系统图像的特点,针对水下图像,在研究水下图像质量评价的基础上,利用传统的图像增强和图像去噪算法对不同深度的水下图像进行处理和分析,研究了传统算法在水下图像处理应用中的适用性,在此基础上提出一种基于图像噪声类型判断的水下图像处理方法。