我国渤海辽东湾海区建造了许多海上石油平台,但是受西伯利亚冷空气的影响,每年冬季辽东湾海区皆有不同程度的结冰现象,当冰情严重时,平均厚度可达30cm,海冰在风、涌、浪、潮等外力作用下,对海上的生产活动和海上工程设施造成严重威胁。随着海洋石油勘探开发的不断深入,迫切需要全面考虑海冰对石油平台的影响,加强海冰监测与预报,了解冰情变化过程,制定防范措施,降低海冰灾害影响。虽然卫星遥感、飞机航拍等技术已成为目前海冰监测的主要手段,但是这些方法所采集的图像空间分辨率通常为几十米至几千米,难以提取海面浮冰小尺度的运动参数及海冰厚度等精细信息。与遥感和航拍照片相比,基于数字摄像技术的海冰原位监测方法可以获得局部尺度高分辨率海冰特征,为大尺度空间遥感观测数据提供了补充和矫正手段。本论文针对目前报道的原位海冰摄像系统采用低分辨率模拟摄像装置以及图像处理智能化程度低等不足,构建了基于高分辨率摄像系统和网络化信息传输的海冰成像与图像采集系统。围绕着渤海边际油田海冰观测中的现场海冰类型、海冰厚度和浮冰漂流速度、方向检测等海冰要素检测开展相关图像处理算法研究,在浮冰运动测量方面,采用Harris角点的金字塔光流估算对海冰漂流速度和方向进行自动检测;在冰厚测量方面,实施了基于图像二维熵的图像分割算法的冰厚半自动检测方法;在冰型识别方面,实现了基于聚类分析的无监督学习的海冰类型自动识别;在海冰密集度测量方面,根据摄影测量学原理对图像畸变进行校正,获得摄像机视场内的海冰密集度统计,开发了基于VC++、VB、OpenCV和Matlab框架下的海冰图像自动分析软件。该系统于2010年冬季安装在渤海中海油JZ20-2平台,进行了长达3个月的海冰现场连续观测,实际应用结果表明系统图像上传性能可靠、工作性能稳定,图像处理实时性强,符合海洋石油平台的工程应用要求,为构建渤海冬季海冰环境智能化监测系统奠定了基础。