随着陆地上不可再生资源的日益缩减,人们把资源勘测的注意力逐渐移向海洋。而在海洋探测技术发展中,对水下环境进行视觉重建的技术是海洋探测技术的重要组成部分。本文采用单个二维前视声纳对放置在平坦海底的目标进行探测,并通过对获得的单幅声纳二维图像进行若干环节的分析与处理,实现对所扫描目标的三维重建。针对二维声纳图像的三维重建问题,本文构造了一种利用图像中目标及阴影信息求解声纳坐标系下的目标俯仰角进而进行目标高度恢复的方法。具体来说,首先将声纳图像进行滤波、平滑、去噪等相关预处理操作,进而可以通过锐化空间滤波器利用梯度运算对目标及对应阴影的位置进行检测。根据声纳图像中目标、阴影、海底各区域灰度的特点,通过梯度阈值筛选的方法可依次获得目标后沿位置、目标前沿位置以及阴影的后沿位置。根据这些特殊点的像素位置并利用空间解析几何与奇异值分解或线性回归相结合的方式求解海底平面法向量,进而计算俯仰角值,最终得到目标的高度信息。本文应用Monte Carlo方法对所论述的三维重建算法进行了误差仿真分析,同时使用了水池模拟海底进行实验,对水池场景中多个目标进行了高度恢复与三维重建,重建结果的平均绝对百分误差约为10.7%。本文方法成功实现对海底目标进行三维高度的恢复,实现了对模拟海底放置物体进行三维重建的目标。