水下作业活动有着各种检测与作业需求，例如船底附着物的清除、海洋生产平台水下结构检测、水下沉船的探测、水下管道焊接等。潜水员水下作业具有一定风险，成本较高，活动范围有限，可以研制有缆遥控水下机器人（Remotely Operated Vehicle，ROV）进行水下作业。本文结合江苏省高技术船舶协同创新中心2015年科研项目，主要开展了水下检测与作业机器人 ROV样机的研制，并进行了基于视频图像目标识别的水下机器人航向控制的研究。具体内容如下：　　首先，根据本项目的研制要求，设计了一套新型的水下检测与作业机器人ROV的研制方案。结构设计方案包括ROV本体部分的设计，及水动力性能仿真分析等。控制系统设计方案包括水面控制系统、水下控制系统和脐带缆的设计。　　其次进行控制系统的详细设计。水面控制系统包括水面监控平台和水面电源箱。水下控制系统包括主控板、电源板、电机驱动板、485通信板、传感器模块等。脐带缆连接水面和水下控制系统，给水下控制系统供电和通信。监控软件基于VC开发，具有图像显示、导航及监控信息叠加、ROV控制功能。水下嵌入式微控制器程序采用C语言编写，实现了底层控制板相关软件程序的设计及定深、定航闭环PID控制程序的设计，并搭载μC/OS-II嵌入式实时操作系统，保证了控制系统的实时性和可靠性。　　然后进行视频图像目标识别与定航控制研究。主要研究工作包括对视频图像进行图像处理、目标分割、目标边缘轮廓提取、目标边缘轮廓的归一化中心距的特征提取、基于当前图像与目标图像归一化中心距的欧式距离的目标识别、目标质心坐标的提取、目标质心坐标与图像中心坐标偏差的计算等，然后采用闭环PID负反馈控制，实现ROV对目标的定向航行控制。　　最后进行ROV系统联调、水池和湖泊实验以及目标识别仿真实验，系统联调验证整个控制系统调试成功，水池实验验证了ROV在水中的前进、后退、上浮、下潜、左转、右转、横移、定航、定深等水下运动功能和水下监测功能。金山湖湖泊实验验证了ROV在开阔水域具有较好的实际作业效果。此外，对ROV目标视频图像进行了目标识别的仿真实验，实验结果表明具有较好的不同场景下的识别效果，达到了预期设计目标。