为了标定分焦平面偏振图像传感器的信噪比，设计了分焦平面偏振图像传感器各通道信噪比标定实验。对分焦平面偏振图像传感器信噪比参数对偏振角度测量结果的影响程度、信噪比标定原理、标定实验流程等进行了研究。根据分焦平面偏振传感器的结构和数字图像传感器的数学模型得到信噪比的标定原理。在不同信噪比、不同入射角度线偏振光情况下，对偏振角度测量结果进行了仿真。然后，根据标定原理设计标定实验的装置结构和实验流程。最后，进行实际标定并对实验数据进行了分析。信噪比-偏振角度测量精度仿真结果表明：分焦平面偏振图像传感器的信噪比越大，偏振角度测量精度越高，且入射偏振光角度也会影响测量精度。分焦平面偏振图像传感器各通道信噪比参数的实际测试结果表明：标定值与指标值相差不超过0.55 dB。实验结果证明，该方法是准确有效的，能够较好地完成分焦平面偏振图像传感器各通道信噪比的标定任务。

偏振是强度、波长和相位之外描述电磁波基本属性的第四个重要的“信息维度”参量，物体反射光或辐射光的偏振特性与其材质、几何形状、纹理结构和表面粗糙度、理化特性等本身性质密切相关。偏振光学成像是基于对光的偏振信息进行探测的新型光学成像手段，其利用目标反射光和背景杂散光的偏振特性差异，以达到改善目标成像质量、提高作用距离、提升探测能力和增强识别概率的目的。作为对强度、光谱和红外成像方式的有效补充手段，偏振光学成像对低信噪比复杂背景环境、强散射环境、低照度环境下的目标探测，具有重要的应用价值。结合作者多年来在偏振光学成像探测方面的研究工作基础，围绕相关的器件、技术和应用发展状况，对偏振光学成像研究领域进行了较为详细的介绍。包括偏振光学成像技术及偏振相机的国内外研究、发展和应用状况，与偏振光学成像密切相关的偏振光Stoke矩阵表示及偏振光学成像基本原理，以及研究团队在偏振相机研制及偏振光学成像探测方面开展的研究工作，主要涉及分孔径偏振光学成像系统的设计及关键器件和技术，偏振图像的信息处理技术及算法和应用。最后，对偏振光学成像研究目前需要解决的技术问题和发展方向给出了思考和建议。

在基于视觉图像的位姿测量中，非线性位姿测量算法的全局收敛存在不确定性，测量结果取决于初值的选取，不能保证位姿测量的鲁棒性。线性位姿测量算法对图像处理的要求比较高，如果定位特征点图像坐标提取不够精确，会导致位姿测量精度降低。在自然光条件下，相机采集定位特征点图像，图像中高亮度区域的存在对定位特征点提取精度产生影响，进而使有效定位特征点数量减少，影响位姿测量精度。针对上述问题，文中提出了一种基于最佳偏振角的线性位姿测量方法：在相机镜头前加装线偏振片，根据Stokes矢量建立偏振片最佳偏振角度求解模型，在使用最佳偏振角度的前提下采集定位特征点图像，提取图像坐标；建立线性位姿求解模型，计算被测物体位姿。实验结果表明，该方法能够有效减少图像中的高亮度区域，改善成像质量，提高线性位姿测量精度，在−60°~+60°的测量范围内，角度测量误差小于±0.16°，在0~20 mm的测量范围内，位移测量误差小于±0.05 mm。

偏振方向是偏振成像技术中的基本信息之一，能够反映出场景物体表面的方向信息，因此场景中偏振方向的分布对场景信息的解译有着重要的作用。传统的偏振方向表示方法存在着二维或三维信息映射方法的映射结果维度较高和由映射关系的距离相关性低而引起的映射方法噪声鲁棒性低问题。提出了具有距离保持特性的基于交织序列的偏振方向信息一维数值映射方法。选择从斯托克斯矢量分量中提取方向信息作为偏振方向的二维映射方法，再基于交织序列方法将二维数据映射为一维数值；之后研究了距离保持特性与映射方法对噪声鲁棒性的关系，并分析了该文所提出的偏振方向映射方法与传统偏振角映射方法的距离保持特性；进行了仿真实验与真实场景实验。仿真实验中，该文所提方法映射结果的PSNR均值相较于偏振映射方法提升了6%；真实场景实验中，该文方法映射结果相较于斯托克斯矢量映射方法降低了信息维度，相较于偏角映射方法，NMF特征的NRPSNR均值提升约14%，证明了所提出的映射方法具有低信息维度及较好的噪声鲁棒性。

针对暗弱目标偏振融合图像存在背景噪声强、细节轮廓特征不明显等问题，利用偏振度图像中高斯背景噪声灰度与待测目标灰度的差异性，提出了基于噪声模板阈值匹配的偏振度图像去噪算法。分析了偏振角图像中纯噪声区域子图像与目标轮廓区域子图像的灰度相关性，提出了基于区域灰度相关性匹配的偏振角图像去噪算法，与传统去噪方法相比，该算法可有效去除大量背景噪声，更好地保留目标轮廓特征。偏振图像融合对比实验结果进一步证明，提出的偏振图像去噪方法可显著提高暗弱目标在图像中的对比度，改善偏振融合增强图像的质量。