作为一种主动式微波成像系统,极化合成孔径雷达(极化SAR)通过测量目标的复散射矩阵获取目标全部的极化信息。这些极化信息从不同角度对目标进行描述,可以有效地用于目标的检测与识别。围绕极化SAR在海上船只目标检测与识别中的应用,本文主要研究内容和创新之处如下:1)提出一种交叉极化散射模型,用于计量定向目标产生的交叉散射能量和目标全部的散射非对称信息,并基于所提交叉极化散射模型,结合熵一体散射模型、单次散射模型和偶次散射模型,发展了一种有效防止体散射高估和散射非对称信息计量不完整的四分量极化目标分解方法用于准确分析船只目标的散射机制;2)利用极化相似性参数分析了船只与海杂波的散射机制差异,并基于此差异构建了一个既能提高船海对比度,又能有效抑制杂波干扰的极化检测量;基于所提检测量,本文进一步提出了一种基于三聚类中心的聚类检测方法实现船只的准确检测;3)提出平均散射机制复杂度、平均总散射能量和平均总散射能量编码三个极化特征用于描述船只的散射机制和散射能量;结合SVM分类器,实验研究了散射机制特征、散射能量特征等极化特征和非极化特征中包括几何形状特征,结构纹理特征和局部不变特征用于船只识别的性能,证明了散射机制特征、散射能量特征在船只识别应用中的有效性,为进一步开展极化信息在船只识别应用中的研究打下基础。