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21世纪是海洋的世纪，随着陆地资源的日趋枯竭，人类对蕴藏在大洋深处的丰富资源越来越渴望。另一方面，由于技术的限制，人类无法对深海进行实地勘探。为了深入了解海底环境，依靠人类目前的普通设备难以满足深海探测和作业的需要，运用自主式水下机器人（AUV）进行海底探测是常用的手段。在AUV获取的各类数据中，图像数据具有简洁明了的优点。而普通相机采集的图像通常局限于一定视场和分辨率，通过图像拼接技术，可以将深海图像序列拼接成具有较大视场和高分辨率的海底图像。本文针对深海图像序列，进行了以下研究：（1）本文在保证图像拼接准确性的前提下，以提高拼接的效率为目标而展开研究。在分析AUV拍摄的深海图像序列具有时间和空间的连续性的基础上，提出了一种稳定的深海图像序列的快速匹配方法。首先，利用匹配检测到的特征点对，计算得到图像序列中待拼接图像配准到参考图像的坐标变换模型的参数。然后以这些参数为目标建立Kalman滤波器，预测下一帧待拼接图像的坐标变换模型的参数。最后，利用上述估计的坐标变换矩阵，将检测到的特征点进行区域匹配，减少特征点的匹配次数，提高匹配效率。实验结果显示，对于一般深海图像序列，当网格大小取为128×128，网格放大系数为1.5时，该方法在保证较好的配准效果的同时，可以将特征点匹配的耗时减小到全局匹配的50%左右。（2）在深入分析并总结现有图像质量评价方法的基础上，针对深海图像序列的特点以及对图像信息提取的侧重点，提出了一种基于边缘差分互信息的拼接图像评价方法。该方法首先对两幅原始图像与拼接图像的边缘图分别进行差分，并计算两差分图的归一化互信息，通过该值对拼接图像的质量进行评价。经大量图像测试，该方法评价结果较为符合人眼的主观感受，能较真实地对拼接图像的质量进行评价。（3）在对深海图像序列应用及需求分析的基础上，开发了近底连续拍摄相片处理与镶嵌系统，并将上述提出的快速匹配算法和拼接图像质量评价方法应用到系统中，该系统可实现对深海图像序列的处理、拼接和拼接图像质量评价，以及生成AUV航迹等功能。本软件系统已在国家海洋二所得到试用并取得良好效果。本文对系统的主要功能、操作步骤以及所采用的算法与系统架构进行了介绍，最后展示本系统对深海图像序列的拼接结果。