针对水下光学图像出现的颜色衰减、表面模糊和光照不均匀等现象，提出了一种基于颜色恒常性和多尺度小波的水下光学图像增强算法。首先，采取灰度世界假设补偿衰减通道，利用颜色恒常性自适应调整图像全局亮度和对比度以有效校正色偏；其次，结合多尺度小波分解特性，采取基于形态学开运算改进的暗通道透射率移除低频雾霾现象，使用软阈值降低高频噪声；然后，利用二维伽马函数自适应校正不均匀光照，使用锐化提高边缘细节；最后，定义融合输入图像即伽马校正图像和锐化图像的权重图，并通过多尺度融合获得增强图像。实验结果表明，所提算法可有效平衡水下光学图像的色度和亮度，显著提高图像清晰度和细节信息；同时应用测试显示，该算法在特征匹配、弱光条件和边缘检测方面的表现出色。