海洋中蕴藏着非常丰富的渔业、矿产和石油等资源,近年来许多国家将关注的焦点聚集到海洋中的资源上。在这个过程中,对水下目标的成像是其中关键的一步,因此相关的研究和应用吸引人们越来越多的关注。然而由于海水本身和其中的各种粒子对光线的吸收和散射,光学系统采集的水下目标的图像的质量很差,能见度和对比度都较低,颜色也存在失真,难以进行后续分析和处理。更需要注意的是水下湍流,水下湍流会使目标物体在成像的过程中发生前畸变,导致采集到的图像的质量严重下降。因此,需要找到一种能减弱水下湍流对光学系统的成像质量的影响的可行方法。幸运集成成像技术能减弱扰动介质对光学系统成像的影响,以往已经有在大气湍流环境和水下湍流环境中应用幸运集成成像技术的研究,但是仍存在一些问题。本文针对模拟湍流的功率谱和相位屏的缺陷,做出了改进;对经过幸运成像优化的重构图像做出了进一步优化,具体工作安排如下:首先阐述了集成成像技术和幸运成像技术的基本原理和基础理论,结合现有的水下湍流功率谱模型和数据,用Zernike多项式法生成了Zernike多项式相位屏,用功率谱反演法结合更具有合理性的Elamassie功率谱模型生成了功率谱反演法相位屏。根据水下湍流的数值模拟结果,使用SolidWorks 2017软件生成了水下湍流相位屏模型。将相位屏模型导入集成成像采集系统中,采集了目标物体受到水下湍流影响的大量原始图像,利用基于深度的计算机重构算法重构出了目标物体的三维图像。用幸运处理方法对在集成成像系统中采集到的受水下湍流影响的目标物体的图像进行处理,使用像质评价函数从目标的大量图像中挑选出成像质量好的目标图像,使用这些图像组成基元阵列,重构出目标重构图像。将低频成分丰富的Zernike多项式相位屏与高频成分丰富的功率谱反演法相位屏叠加,得到了高频成分与低频成分都比较丰富的水下湍流相位屏,然后给出了使用了改进后的相位屏的幸运集成成像系统的重构结果。对幸运集成成像算法重构的图像使用配准聚焦法、配准叠加聚焦法和提取幸运区域法进一步优化。经过优化之后的图像的清晰度得到了提高,其像质评价函数值也比没有经过优化的图像的像质评价函数值更高,证明这几种方法能够进一步提高重构图像的质量。幸运成像技术能够弥补水下湍流引起的前畸变对物体成像的影响,最终实现对水下物体的高质量的三维图像的采集和重构。计算机模拟实验结果表明用这种方法减弱水下湍流影响是有效和可行的。本文的研究对水下物体的三维可视化研究将有重要的意义。