偏振探测相对于传统光学探测技术,在目标探测、识别等方面具有独特的优势。本文针对雾天图像去雾问题,提出了一种利用目标和背景散射光偏振信息的图像重构方法,通过提取目标和背景的偏振信息,根据光在散射介质中的传输特性,估计相关光传输参数,实现去雾图像重构。外场实测实验结果表明,本方法对雾霾、水下等强散射环境下成像质量有显著提升,具有较好的应用前景。本文主要工作如下:(1)根据菲涅尔定律,研究了反射光和折射光的传输变化,分析了目标反射光的偏振特性,利用蒙特卡罗方法仿真了光在介质中的多次散射,分析了散射光的偏振特性;(2)提出了一种利用目标和背景散射光偏振信息的图像重构方法,同时考虑目标和背景的偏振特性,利用最小算子和偏振滤波方法,估计背景散射光的偏振信息,利用亮通道先验规律估计无穷远处的背景散射光强值,结合目标的偏振度信息,重构出目标图像;(3)开展了雾霾、水下等强散射介质环境下的偏振探测实验,分析了偏振探测在不同散射环境下的实际效果,利用偏振光学模拟实验舱,设计了模拟大气环境的测试实验,进行了定量化对比分析。实验结果表明,本方法对雾霾、水下等强散射环境下成像质量有显著提升。