水下三维重建可广泛用于水下自主航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)导航、海底勘查、海洋环境监测以及水下目标识别等领域,具有重要的学术意义和实用价值。本论文旨在将陆上双目立体视觉研究延拓到水下,开发水下场景三维重建快速算法,为AUV水下航行提供辅助的导航信息。本文针对水对光的散射吸收作用,在研究水下光图像预处理方法的同时,侧重研究水下图像复原技术。讨论了逆滤波和维纳滤波,选取四种退化函数来表征实际的退化模型。针对水下光折射,提出了新的水下标定方法,即先将水下图像转换为空气图像再进行标定。为满足水下三维重建实时性、鲁棒性和准确性的要求,分别研究了局部匹配、半全局匹配和特征引导的贝叶斯估计匹配方法。实验结果表明贝叶斯方法性能最好,其中Sobel特征引导算法复杂度最低。结合多分辨率的匹配方法减少了匹配时间,提高算法的实时性。