红外成像技术弥补了可见光波段在夜间观察或目标的热成像方面存在的缺陷,而伪装技术及环境中近似温度噪声源的存在使得红外成像对于物体识别的准确率降低。因此,人们将热红外成像技术与光波偏振特性测量相结合,开发出具有更高识别能力及分辨能力的红外偏振成像技术。偏振特性因物体不同或同一物体状态的不同而存在一定的差异,红外偏振成像技术利用这种差异实现目标与背景的区分,提升图像对比度。但由于红外偏振图像是灰度图像,而人眼较为敏感的是彩色图像,因此有必要进行红外偏振图像的伪彩色处理。目前大多数的被测对象均为动态目标,因此关于如何进行实时偏振探测的研究是非常必要的。本文基于红外偏振成像技术设计了一种用于长波红外波段（8-12μm）同步获取偏振特性的偏振光栅,搭建了红外偏振成像系统,完成了目标的红外偏振图像采集及识别等过程。论文具体工作如下:（1）长波红外偏振光栅的设计与仿真。基于光栅偏振效应的产生机理及对现有光栅类型的特征分析,确定了一种含过渡层的亚波长双层金属光栅结构;基于等效介质理论对光栅金属层的材料进行了选择。建立长波红外偏振光栅模型,采用时域有限差分法对光栅结构的偏振性能进行仿真优化,分析了各结构参数对于光栅偏振性能（TM波透过率、消光比）的影响,最终得到光栅微结构的最佳性能参数组合。该光栅结构可排布成二维四向阵列形式,从而可用于实现对斯托克斯矢量中四方向偏振信息的同时获取。（2）红外偏振图像获取与处理。根据实验条件,选择合适的红外偏振成像系统方案并进行搭建,对实际场景进行拍摄得到物体的红外强度图像以及四方向的红外偏振图像,对四方向红外偏振图像进行偏振计算,得到物体的偏振度以及偏振角信息,为后续红外偏振图像与红外辐射强度图像的融合及典型物体识别奠定基础。（3）红外偏振图像与红外辐射强度图像融合及典型物体识别。利用采集到的红外强度图像与经偏振计算后得到的物体偏振度及偏振角信息,首先基于梯度特征完成了偏振度以及偏振角信息的融合,得到物体红外偏振图像;然后基于加权融合,融合物体的红外偏振信息与其红外强度信息。在最终的融合结果中,物体的偏振信息与辐射强度信息均能得以体现,可达到对物体细节或伪装、隐藏目标的识别效果。对最终融合得到的图像再进行伪彩色增强处理,提高物体的可视分辨率。论文对长波红外波段的偏振成像器件---偏振光栅进行了设计、仿真与优化,得到了一种在8-12μm波段范围内TM波透过率可达94%以上,消光比ER大于55.3d B的双过渡层亚波长双层金属光栅结构;基于红外偏振成像系统采集到的红外强度图像与红外偏振图像的融合、伪彩色增强等处理实现对微小或隐藏遮蔽情况下典型物体的识别,并通过实验验证了本文所提融合方法的可行性,为目标识别提供新方法与新途径。