水下光学成像图片存在对比度低、模糊与颜色衰减等问题。对于面向海洋资源探测与开发的水下机器人,常见光学传感器获取信息与嵌入式设备处理信息通常难以满足其应用需求。现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）器件特性十分满足视频处理中实时性与可重构性要求。随着底层电路的飞速发展,使用FPGA作为核心完成水下图像实时处理成为可能。本文以此为基础,主要进行了以下几点研究:（1）基于水下光学传播理论,阐述了水对光的吸收与散射效应,引入了水下光学成像模型。从传统暗通道算法出发,介绍了图像去雾算法原理、计算步骤及透射率细化方法。结合水下成像特性,选择了自动红暗通道先验算法作为后续研究的主要对象,并对水下透射率补偿与饱和度分量计算原理进行了说明。（2）基于自动红暗通道先验算法,展开了算法轻量化研究。为减少处理过程中硬件缓存资源消耗,进行了滤波核对比实验,选取了合适滤波核半径。针对视频图像处理过程中的闪烁问题,将抽帧法与最亮像素法相结合,优化了大气光值求取流程。基于水下光学传播模型,采用归一化剩余能量比简化了透射率补偿计算。参考引导滤波原理,并考虑设计系统可移植性,选取了YCb Cr色彩空间中Y分量计算图像纹理信息图,完成了透射率细化。将改进算法与传统水下图像去雾算法进行了对比实验。实验结果表明,改进后的算法在保留自动红暗通道先验算法去雾效果的同时大幅度降低了计算量,更适于硬件移植。（3）基于改进的自动红暗通道先验算法,充分利用FPGA特性,搭建了算法实现框架。框架以大气光值的时域连续性为基准,将大气光值、饱和度、Sobel算法与暗通道图求取并行化,实现移植算法的加速设计。针对Sobel算法中阈值求取问题,采用局部中值法完成自适应阈值求取。基于全参考评价指标,针对所设计框架完成了FPGA端精度测试实验。（4）针对于传统嵌入式硬件视频采集过程中帧率较低等问题,基于FPGA搭建了实时视频采集与显示系统。该系统以OV5640摄像头作为视频采集传感器,通过采用大容量片外缓存资源DDR3 SDRAM,完成对应仲裁模块编写,实现了大数据量视频数据高速缓存。缓存数据通过VGA协议输出至显示屏完成图像显示。实验结果表明,该系统能够实现分辨率为1280×720,帧率为30fps的高清视频采集与显示,并有效改善了图片的拖影现象。经过板级测试,验证了系统设计的正确性。综上所述,本文基于前期研究基础,以水下雾化视频图像作为研究对象,开展了基于FPGA的实时去雾系统研究。对自动红暗通道先验算法进行了移植改进,搭建了视频采集、显示与改进移植算法的硬件加速框架并进行了仿真与板级两方面实验验证。理论分析与实验结果表明,本文成果对水下视频去雾有着一定的理论和工程价值。