海洋观测技术是海洋工程技术的前提,因此要实现海洋资源和能源的开发利用,必须大力发展海洋观测技术。水下光学成像技术作为海洋观测的重要手段,是目前世界上发达国家研究和发展的重点。偏振光成像技术是一种接收目标偏振信息来探测和识别目标的成像方式,是一项具有重大应用价值的前沿技术。在水下成像领域,针对水下恶劣的成像环境,采用偏振成像技术可以滤除后向散射光,提高探测器接收信号的信噪比,从而提高目标图像质量,因此水下偏振成像技术成为国内外研究热点之一。由于水下偏振成像技术的极限作用距离比较短,这就限制了传统偏振成像技术在水下远距离目标探测成像方面的应用。为了突破传统水下偏振成像在作用距离上的限制,实现更远距离的目标成像,将偏振成像技术与压缩感知采样技术结合起来是克服这种缺陷的有效办法。利用水下压缩感知采样技术成像作用距离远的优点弥补水下偏振成像作用距离近的缺点;利用水下偏振成像能够滤除后向散射光,提高目标信噪比的优点提高水下压缩感知成像采样的目标信噪比,二者相互结合实现更远距离,清晰成像。压缩感知采样技术是以信号的稀疏性或可压缩性为前提,通过采集少量的非相关压缩采样值以及重构算法就可以实现信号的高精度重构恢复。压缩感知采样方式将信号处理的技术负担从传感器转移到数据处理上来,极大的降低了系统对于传感器的要求,因此在光学成像方面有很大的应用潜力。根据水下偏振成像技术和压缩感知采样技术提出了基于压缩感知的水下偏振光成像技术。分析了它的工作原理;设计了该成像系统的样机;根据搭建的压缩感知水下偏振成像系统完成了空气中和水中的成像实验,实验结果证明了该水下成像技术的可行性,并将该水下成像技术的成像效果与传统水下偏振成像和水下压缩感知成像的效果进行了对比,结果证明该水下成像技术的极限成像距离比传统水下偏振成像的极限成像距离远,能够实现更远距离目标成像;在相同的成像距离处,该水下成像技术获得的目标图像比水下压缩感知成像的目标图像清晰,能够实现清晰成像。最后分析了影响成像质量的几种因素,并针对性的提出了改善成像性能的措施。