作为人类水下探测的必要手段之一，水下成像技术被广泛应用。然而水下图像由于受到水体和水中悬浮物对光线的吸收和散射作用影响，会产生色彩失真、成像模糊、对比度低、光照不均匀等问题，进一步妨碍了水下环境的观测与水下物体特征的提取等工作。基于对水下图像成像特点和成像模型的研究，本文提出了三种水下图像增强与复原算法，用以增强图像对比度、亮度，保护和增强图像重要信息特征的同时去除水下光线散射影响，纠正水下颜色偏移，提高图像质量。

        根据光线的散射系数计算出不同波长光线在水下环境中不同的衰减系数。受到动态阈值算法的启发，将图像由RGB色彩空间转到YCbCr色彩空间，之后利用三通道衰减系数计算出来的衰减偏移参数矩阵，修正Y、Cb、Cr的映射值，找到图像“白点”，从而计算各个颜色通道的增益，去除了水下颜色偏移，将水下图像蓝绿色基调转换到正常大气中的白色颜色基调。

       基于色彩恒常性，Retinex算法可以对图像颜色进行恢复，对图像内物体特征进行增强，但是基于耦合性强RGB空间的Retinex算法在处理水下图像时会产生颜色失真。针对上述情况，提出利用耦合性较低YCbCr中亮度信息及进行环境光判断，再使用双边滤波代替高斯滤波以达到保护高频边缘的目的，最后结合各个通道水下衰减能力，分别求解各通道的环境光。提高了水下图像对比度，增强物体特征和图像中的信息，纠正了色偏问题。

       基于物理成像模型的暗通道先验一直对“雾”图具有良好的复原效果，同样可以应用在水下图像复原上。但是在水下图像复原中基于暗通道先验的算法在计算效率和环境背景光的估计中还不足。提出了改进算法，首先对图像颜色进行矫正，之后利用三通道之间的插值和像素邻域内的梯度估计出准确的全局背景光，采用降采样和快速核膨胀腐蚀算法计算暗通道及其透射率图。在准确地复原水下图像，提升图像质量的基础上极大地提高运算效率，减少运算资源消耗。