在现有水下信息系统当中,水下探测与水下通信技术一般都作为单独设备进行研究与设计。随着人们对海洋资源开发和水下环境监测的需求逐渐提高,深海环境下成像质量降低,通信难度增加,迫切需要研究与开发高质量图像获取、高速率实时通信的集成设备。本文基于FPGA硬件开发平台开展了水下成像的偏振光图像差分增强处理及水下LED无线光通信的图像信号传输。通过模拟海水环境,系统发送端采用偏振光照明与液晶旋光作用分别获取水中平行/垂直检偏光学图像,利用FPGA实现两幅图像的差分增强处理和对重建图像数据的PFM调制,经大功率蓝光LED驱动电路实现水下信道的稳定传输;系统接收端通过光接收电路实现信号恢复,利用FPGA对接收信号进行数字滤波与PFM解调,并通过以太网传输至PC端进行图像的显示与保存。本文主要工作如下:（1）分析了水中悬浮颗粒的光散射对光学图像信号及偏振光传输的影响。通常目标漫反射使偏振光完全退偏而散射光仍保持部分偏振,由此设计了偏振光照明,平行/垂直检偏接收光学图像并差分的方式,使图像对比度得到显著增强和清晰度改善。为此利用液晶旋光作用分别获取平行/垂直检偏的偏振光图像,并在FPGA上实现了对它们的差分增强算法。（2）对常用的几种光通信调制技术进行了对比,确定采用数字信号的PFM调制技术,并设计了大功率蓝光LED驱动电路。在FPGA上实现了图像处理算法和PFM调制技术的集成,在前期研究基础上改进了发送端系统设计,将水下偏振图像采集与光通信发送端装置集成在一起。（3）分析了接收端对光接收机性能指标的要求,设计了合理的光接收电路并进行了信号恢复测试。恢复后的信号经AD转换发送至FPGA实现了数字滤波和PFM解调,将解调后的图像数据通过以太网（传输层为UDP协议）数据传输至PC端,利用上位机软件实现了图像的显示与保存。