随着经济社会对资源需求的增加以及科学技术进步,海洋资源尤其是水下石油天然气被重视起来。在海洋油气工业中,水下石油气管道是海上油气田开采运输不可缺少的组成部分,需要定期或适时对其进行检测以保障生产安全。在世界愈发重视水下探测侦查的今天,利用水下机器人可以对水下石油气管道完好性进行巡查,防止出现泄漏事故,杜绝安全隐患。针对水下石油气管道巡查及检测是否发生泄露的目的,本文设计了一种可采集水下图像并和上位机进行信号传输的仿生鱼式水下机器人。该水下机器人以STM32单片机为控制器,搭载COMS串口摄像头VC0706、单舵机SG90和通讯模块ESP8266组成功能模块,搭载μC/OS-Ⅲ实时操作系统。首先,COMS摄像头获取的水下图像由主控芯片STM32经ESP8266模块上载到本地上位机端,上位机保存源图像并复制图像副本进行图像预处理。然后,结合OpenCV计算机视觉库,依次进行灰度校正,图像增强和边缘检测。采用空间域双边滤波算法最大限度地改善水下图像降质情况,提高图像清晰度。采用Scharr滤波器对灰度校正后的图像进行边缘检测。最后,按照本文的模块构成搭建了模拟浅水域环境的硬件试验平台。采用QT框架设计了包括图像对比、信号传输、运动转向等功能的用户操作界面。系统调试表明,该水下机器人可以无线传输水下石油泄漏图像到本地PC端,结合图像清晰度评价标准分析图像预处理效果,图像清晰度得到较大改善,能够凸出油泡边缘,并且性价比高,证明本文设计的水下机器人具有可行性。