水下成像技术在搜索、援救、探雷、科学成像、目标跟踪、导航控制和目标识别方面有着广泛的应用。本论文目的是针对水下球状物体成像图像进行处理、分析,估计图像曝光度与清晰度,以为实现自适应成像提供控制参数,使得在水下所成的图像能够自适应的调节清晰。根据水下图像的特点,本论文主要在图像预处理、图像目标的识别、自动曝光和自动调焦的算法等方面做了研究工作。本文首先对水下成像技术的概况进行介绍,重点分析水下成像特点。然后进行算法设计,对图像噪声的分析。对图像进行预处理,包括去除噪声、二值化处理、边缘处理。再从目标识别的角度,应用一种基于Pascal定理的椭圆检测方法,利用椭圆的几何性质,对随机选取的点进行两步筛选。筛选出有效椭圆边缘,然后再进行Hough变换,并给出结果。算法计算量小,计算时间短,占用的内存空间小。最后,以图像灰度直方图为基础,综合设计了一种曝光量函数计算方法。实验结果表明,该曝光量函数计算算法能够计算估计出图像的曝光效果,无需数据库支撑,复杂度低,易于实现。同时,依据各种图像梯度的分布情况,设计一种改进的图像清晰度评价函数,提出一种基于Prewitt评价函数的新的聚焦方法,并给出了实验分析和结果。曝光估计与清晰度评价是自适应成像的关键环节。