近年来,随着光电成像技术的发展与应用需求的不断增加,成像方式的多元化需求日益强烈。偏振成像作为一种新型的目标探测方法,在其与传统的可见光成像和红外成像技术等相结合的过程中突显出了其独特优势。偏振成像技术在获取目标的二维强度信息的基础上,增加了偏振信息维度,有效利用偏振信息及偏振特性,可提高航空侦察对海上目标的探测和识别的能力,增大成像系统的工作距离,突破使用条件和环境限制,具有广泛的应用潜力。海上偏振成像技术的应用可有效地提高目标与背景之间的对比度,增强对海上目标的探测和识别的能力,然而由于受到海上复杂背景环境的影响,如太阳耀光,海面杂波,海雾等其他因素的干扰,导致海上目标识别难度增大,作用距离降低。因此,十分有必要展开基于偏振成像技术的海上图像去雾处理的相关研究工作。已知全偏振成像技术可在线偏振成像的基础上探测目标场景的圆偏振信息,在一般情况下自然目标场景的圆偏振很弱,因而在非人造目标探测中一般仅采用线偏振探测,而在海域背景下,圆偏振特性与线偏振特性均有较强的响应,因此,全偏振探测更加适合于从海域背景中凸显目标,同时,包含圆偏振的全偏振信息在雾、霾、烟尘等传输环境下作用距离更远,因而更适用于特殊天气条件下的应用。本文主要针对利用全偏振成像探测系统对海空背景薄雾图像进行去雾处理的关键技术进行了深入的理论研究和实验验证。论文的主要研究内容和创新成果归纳如下:1.针对海空场景雾天成像质量下降的问题的改善需求,从光的传播的偏振基本原理出发,分析对比了线偏振成像与全偏振成像的技术手段及各自的特点与优势,根据海空场景偏振态特性,选取了液晶调制型全偏振成像探测技术作为偏振信息获取和成像的主要技术手段,深入分析了海空场景中天空光和场景光的偏振态组分,推导出了平静海面和粗糙海面的偏振双向反射分布。2.针对液晶调制型全偏振成像系统的探测精度问题进行深入研究,通过对液晶调制型偏振成像系统的调制机理和调制精度的分析,仿真系统存在的非理想性误差引起的噪声对偏振图像的影响,建立了液晶调制型偏振成像系统的非理想性偏振响应模型,并提出了系统偏振响应非理想性校正算法。利用优化后的斯托克斯矢量对各偏振参量进行重建,基于实验室辐射源定标和实际场景验证了该算法对液晶调制型全偏振信息探测系统探测精度的提高作用,有效降低了系统误差。3.针对雾天天气条件下,海空场景中海面场景的有效信息因受到大气介质的强散射作用而被严重削弱,导致成像质量的严重下降的问题,基于对场景偏振态特性的分析,提出了海域场景的雾天偏振传输模型及基于全偏振信息探测的海空背景雾天图像的去雾还原算法。分析了传统图像去雾算法对于海空场景图像去雾的适用性,在此基础上设计了一种适用于海空场景偏振特性的图像复原算法,充分利用全偏振信息对场景中的天空光和场景光进行有效估算,以恢复场景真实强度,提高场景成像清晰度。4.在轻雾天气条件下的真实海空场景进行实验验证,结合主观视觉分析和客观指标的定量评价,验证了该算法对于图像信息丰富度、对比度及细节和边缘信息的提高作用,证明了本算法对雾天海空场景图像去雾的有效性。进一步对比了本算法与传统去雾算法的对该海空场景的去雾效果图及客观图像质量评价指标,以此证明了本文所提出的算法对海天场景图像去雾还原具有相对更好的适用性。综上所述,论文对可应用于海空场景图像去雾的偏振信息探测的全偏振成像系统的探测精度进行了分析,构建了系统偏振非理想性响应模型,并提出了针对液晶调制型全偏振探测系统的非理想性校正算法。同时针对雾天海上目标探测成像时图像质量下降的问题,提出了海域场景的雾天偏振传输模型,并设计了基于全偏振信息探测的海空背景图像去雾算法。论文相关成果为提高遥感成像对海域目标探测和识别能力提供了理论基础和实践经验,具有借鉴意义。