随着近些年来陆地资源的日益损耗，各国争相开展海洋资源发掘和开发。相对于陆地资源的利用，海洋开发必然要克服水下环境复杂，水下工作难以实施等问题。比如，水下设备投放工作常常由于对水深、水下投放点环境等信息的未知，无法及时确定投放方式，进而可能对投放设备造成触底损坏。这不仅增加了不必要的成本浪费，而且大大降低了海域资源的探测效率。一直以来，水下测距工作主要由超声波测距、激光测距、电磁波测距等传统测距技术完成。测绘人员根据不同的测量范围及精度要求，选择相应的测距工具应用于特定环境的测距工作。近年来，很多国内外学者将计算机视觉这一新兴发展的学科引入测距技术，并对此开展了系统的研究。水下视觉测距作为机器视觉在测距领域的创新性应用，在测量精度及算法实现上，相对于传统测距技术，逐渐显露出极大的优越性。尤其，声呐作为目前较为成熟水下测距工具，由于在短距离的测距精度上差强人意，不能满足设备在水下的防护功能。而且，不同于大型水下地形扫描系统，本课题主要针对水下短距离测距进行视觉模型建立和算法研究，在保证测距效率和算法可行的基础上，设计一种符合精度要求的水下短距离视觉测距系统。本课题对目前主要的水下测距技术及产品的精度及测量范围进行了统计和对比，进一步验证计算机视觉在水下短距离测距应用中的可行性及其在特定测量环境的优越性。根据课题的测距原理及实现流程，将本系统的研究内容主要分为图像采集部分、图像分析处理部分两部分。图像采集部分负责海底面激光点的图像采集，图像处理分析部分主要负责对获取的图像进行目标识别，获取必要的模型参数，并按照系统的数学模型，计算出设备距离海底平面的深度信息。由于本系统涉及大量的算法应用和验证，因此使用Microsoft Visual Studio2008开发视觉测距模型。本课题要完成的主要工作：系统总体设计、摄像机成像模型及标定算法实现、单目三点视觉测距系统的模型建立及算法实现、双目三点视觉测距系统的模型建立及算法实现，以及系统调试和实验结果的数据分析。系统总体设计主要包括核心算法设计、系统框架设计、图像采集装置中摄像机、图像采集卡、激光发射器的选型，以及开发语言及开发环境的介绍。摄像机成像模型及标定主要介绍了摄像机的成像原理及标定算法。单目三点视觉测距系统设计主要包括单目测距系统模型的基本原理、单目图像采集装置的设计、单目图像处理部分算法设计和实现。双目三点视觉测距系统设计主要包括双目测距系统模型的基本原理、双目图像采集装置的设计、双目图像处理的算法设计及实现。系统测试包括摄像机标定测试，图像处理算法测试，系统总体测试。其中，图像处理算法测试是最为复杂和重要的测试部分，是整个测试环节的关键。系统总体测试主要负责对整个测距流程的完整实施，并获得一系列可靠的测距结果。经过数周的测试可知：系统的精度在一定测量范围内符合预期的要求。通过对测试结果的分析和图像处理算法的验证，进一步完善视觉测距系统的理论实践工作。