水下目标检测是军事方向的重要研究领域。偏振光谱成像技术作为一种新兴的目标检测技术,具有偏振成像和光谱成像的优势,其目标图像包含了偏振和光谱的特征信息,与常规的强度或光谱目标图像相比,可抑制背景噪声,提高水下目标检测能力。本文根据偏振光谱探测原理,搭建了基于分焦平面法的水下偏振光谱成像系统,该系统主要由激光器、偏振片、1/4波片、液晶可调谐滤波器(LCTF)、分焦平面偏振相机组成,可以在同一时间获取水下目标的多个角度的偏振图像,并通过调谐液晶可调谐滤波器实现对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个波段的偏振探测,然后通过提取目标图像的偏振与光谱信息,对图像进行偏振光谱融合处理,提高水下目标探测能力,实现对水下目标的检测,得到所预期的图像。结果表明,本文所得到的融合图像与传统的光强度图像相比,在图像衬度与质量上有着明显的提升。此外,通过水下探测实验,研究水体泥沙浓度、水下目标材质和不同波段水下目标等因素对水下目标偏振光谱成像的影响。实验结果表明,与传统光强度探测结果相比,本文提出的基于分焦平面法的水下偏振光谱成像系统能更好的获取水下目标的相关信息;水中泥沙浓度对偏振图像获取影响较大,但在泥沙浓度较小时仍可获得目标物体的大概轮廓;在水体较清澈的环境下,绿(G)、蓝(B)波段的水下目标的成像效果较好;本文选取了金属、陶瓷和塑料作为水下目标材质,研究表明陶瓷的成像效果最好,其次是金属,最后是塑料。