在成像光学系统中，环境相对湿度会影响光学镜面污染粒子的散射特性，进而对成像光学系统性能造成影响。根据吸湿性，将污染粒子分为亲水性粒子和疏水性粒子。利用镜面污染粒子的光散射模型，分析了亲水性粒子散射效率因子随环境湿度的变化规律。在此基础上，结合亲水性和疏水性污染粒子的统计模型，分析了多粒子污染下，不同种类粒子占比和镜面洁净度等参数对光学镜面散射特性的影响。结果表明，污染粒子造成光学镜面的双向散射分布函数（BRDF）和全积分散射值（TIS）均随着环境相对湿度的增加而增大。并且，亲水性粒子比例越高，光学镜面散射损耗越强。随着光学镜面洁净度等级的减小，环境相对湿度对镜面散射损耗的影响有所减小。

雾霾天气严重干扰了可见光成像效果，利用可见光偏振特性可以有效提升探测效率。雾霾环境会受到气溶胶颗粒湿度的影响，湿度是雾霾环境重要物理参数。为了获得可见光在雾霾环境的偏振特性规律，分析了环境湿度对偏振特性的影响。在非偏振光气溶胶单粒子散射特性基础上，采用改进蒙特卡罗方法建立了偏振传输模型，对不同湿度水雾环境下可见波段偏振光传输特性进行研究，重点分析水雾环境湿度改变对不同可见光波段偏振光偏振特性的影响情况并建立了接近真实水雾环境，通过室内实验对偏振模型进行验证，对不同湿度环境下的 450、532 、671 nm 线偏振光与圆偏振光的偏振度与偏振态改变进行了比较与分析，仿真模型置信度>60%。研究结果表明：偏振光的偏振度随水雾环境湿度是呈下降趋势。随着波长的增大，偏振度变化趋于平缓，出射偏振度随着波长的增加而变大，当激光波长为 450、532、671 nm 时，偏振度下降点的湿度值分别为 50%、70%、90%；圆偏振光入射，圆偏振光的旋性对于偏振度没有影响，且高于线偏振度值。对于水雾这种容易受湿度影响较大的环境而言，在可见光波段，应该尽量选择较长波长的偏振光进行传输探测，因为湿度对较短波长的影响比较长波长的影响要大，所以，在湿度较大的环境中，较长波长的圆偏振光是偏振保持特性最好的。在湿度较大的环境中，应尽量选取波长较长的偏振光成像，以达到较好的成像效果。