主动光学成像探测是海底形貌与环境探测的重要方式，广泛应用于大洋勘探、海底探测等领域。然而，由于海水对光的衰减作用，造成光学影像照度不均、颜色失真、对比度低等质量退化问题。本文依据水下主动光学成像探测的特点，提出了一种基于相对辐射校正原理的水下图像增强方法。该方法将增强过程分为亮度补偿和色彩恢复两个阶段。在亮度补偿阶段，依据水下点光源的成像特点和辐射衰减机制，采用相对辐射校正原理对水下图像分通道进行补偿，消除因光源不均、光程不同等因素造成的亮度畸变。在色彩恢复阶段，首先对红通道图像进行自适应补偿和色彩粗平衡，在此基础上进一步利用Retinex模型对图像进行色彩恢复。利用实际的海底勘探图像进行实验验证，结果表明本文方法的增强结果亮度均匀、色彩自然，有效提升了图像质量。相较现有方法，本文方法的结果无论主观感受还是客观评价整体更优。同时，由于本文方法不需要光源、相机等特性参数，仅利用实际观测图像本身进行校正，因而具有更好的适应性。

设计了基于单像元辐射响应模型的相对辐射校正方法和流程。依据信号还原入射光的反演顺序，分析非均匀性干扰信息，依次对探测器、空间杂散光、起偏度和光学系统相对透过率进行校正。在轨测试期间，设计了基于沙漠场反射率法的多角度观测数据快速检验方法，满足了大视场偏振成像仪的相对辐射性能检测需求。实验数据表明，单点相对辐射响应差异均小于4%，相对辐射校正方法合理有效。相对辐射校正和在轨快速检验的方法为相关大视场偏振成像仪的研制和在轨辐射定标提供了参考。