近年来在科学发展和工程应用的推动下,图像测量技术日渐成为测量领域中一种高性能测量技术。这种新型测量技术融合了包括现代光学、光电子学、信息处理、计算机图形学和计算机视觉等多种现代科学技术,并密切相关于机械、通讯、工程和其它传统产业技术。本文以水下轨道施工为应用背景,提出了一套基于水下图像的高精度自动化测量系统方案。论文首先分析了传统水下轨道施工存在的问题;然后,针对这些问题,提出了一种基于水下图像测量的轨道施工方案;进而,针对应用需求,分析了水下相机的设计和安装,接着依据水下环境设计了独特的测量标志;在此基础上,提出了水下图像的测量算法,并给出了轨道粗定位方法及系统通信设计。最终利用这套方案实现了基于水下图像的高精度自动测量。在水下测量方法的研究方面,针对水下图像稳定性差、对比度低的特点,在图像的预处理中提出了利用多尺度中值滤波和最小可觉差相结合的方案。同时,为了增加算法的鲁棒性,在图像测量特征的提取过程中,提出了基于骨架提取和霍夫变换两种算法思路,并且分析了这两种处理方法的适用范围。论文最后针对所提出的自动测量调位方法,利用Visual Studio 2010编写了测试软件,利用实际施工现场采集的图像进行了验证,证明了算法的稳定性和实用性。