论文针对目前可见光对航行器运动所形成的海面波高场探测的困难,结合偏振探测在海面探测上的优势,开展了偏振探测以及偏振图像方面的研究工作,以达到对目标尾迹信息识别的目的,论文的研究成果主要为以下两方面的工作:1)开展了太阳光传播中光学偏振特性变化的分析工作。通过分析大气方面对太阳光偏振状态的影响,获得了带有偏振信息的大气通过率公式;接着通过分析海浪谱理论及常见的海浪谱模型,完成了经典的P-M海浪谱以及背景海面耦合的几何仿真;同时针对开尔文尾迹方面的探测,通过势流理论分析了尾迹的水动力学构成,并探究了尾迹受航行器速度、运动深度等因素的影响并进行了理论建模与仿真;最后进行了太阳光从进入大气开始到探测器之间传播过程中偏振特性变化的研究,并结合太阳辐射特性及大气传输特性,引入Cox-Munk模型与遮蔽效应对光线通过海面介质反射引起的偏振态变化,建立了海空全链路的海面偏振模型。2)开展了对偏振图像处理与尾迹检测技术的研究工作。首先针对难以避免的海面耀光问题提出了一种自适应偏振探测系统,可对海面耀光目标区域的目标进行探测,并得到一定程度上抑制耀光后的图像。其次对偏振图像进行融合,结合偏振特征参量,对四方向的偏振图像进行融合,提高了图像对细节信息的表达,使之能够对海浪细节更加直观的进行观测。最后,针对开尔文尾迹,提出了一种基于Gabor小波变换与双树复小波变换相结合的特征提取方法,完成了从图像层面针对开尔文尾迹进行检测的目的。