海洋世界蕴藏着丰富的自然资源和科研价值，激励着人类不断进军深海。由深海照明灯和深海摄像机组成的水下光学成像系统作为探测深海的“眼睛”，广泛应用于各种海洋装备，在自然光无法穿透的深海发挥着重要作用。为应对极端的深海环境，水下光学成像系统在投入使用前必须进行充分的测试。随着国产水下光学成像系统的快速发展，对灵活可靠的测试系统的需求变得愈发迫切。

测试是对产品设计是否符合要求进行的评估，是确保产品设计的质量和可靠性的重要步骤。由于照明灯和摄像机的测试耗费大量时间，人们对其自动测试系统开展了大量研究。然而，现有的自动测试系统无法满足水下光学成像设备在水中进行测试的需求。因此，本文开展了相关技术研究，对水下自动测试系统进行方案设计，具体包括以下几方面研究内容：

（1）对 LED 灯的自动测试系统进行调研，并对深海照明灯和深海摄像机进行研究。在此基础上，对水下光学成像设备测试系统进行需求分析和总体方案设计。系统包括控制台、水下控制单元、通信模块及被测设备 4 部分。其中，控制台集成了系统上位机及通信模块岸上端，水下控制单元封装了下位机及通信模块水下端，并构建了系统通信网络，通过光纤进行上下位机之间的数据传输。

（2）基于 Qt Creator 框架设计并实现了系统上位机。在对人机交互界面进行详细设计后，基于模块化开发方法实现了网络通信、开关控制、自动测试、数据处理及相机成像 5 个功能模块。其中，网络通信模块基于 TCP 协议设计自定义的应用层协议进行上下位机之间的通信；开关控制和自动测试模块以系统安全和较高鲁棒性为目的设计控制流程；数据处理模块通过 QAxObject 组件对象模型自动生成测试报告；相机成像模块使用RTSP协议获取网络摄像机的实时视频流。

（3）基于 ZYNQ 全可编程片上系统设计并实现了系统下位机。下位机的可编程逻辑部分使用自定义 IP 和 IP 复用技术，实现数据采集及硬件层原始数据搬运功能；处理器系统部分通过 Linux 驱动程序及应用程序完成下位机的逻辑处理，实现对设备的开关控制及与上位机的网络通信功能。

（4）在完成下位机外围电路及通信模块等硬件的集成后，在控制台中部署系统上位机、通信模块岸上部分，在水下控制单元中封装系统下位机、通信模块水下端。将水下控制单元与被测设备部署到支架结构上开展水池试验，完成系统方案设计的可行性验证与功能测试。

本文基于对 LED 灯自动测试系统的研究，对水下光学成像设备测试系统开展相关研究与实验验证，结果表明本文所设计的系统方案能够显著提高测试效率、简化测试流程，具有较高的可行性与应用价值，为后续工程化提供了理论和框架支撑，为水下光学成像设备的测试提供了新的自动化解决方案。