与传统光学和辐射学探测技术相比，偏振成像技术可以获取目标光学辐射的偏振度、偏振椭圆方位角和偏振椭率等信息，能有效解决传统光度学和辐射探测学在目标色彩、亮度和形状上与背景差异不明显时对目标不易检测的问题。之前的偏振成像系统主要分为分时偏振成像系统和同时偏振成像系统，分时偏振成像系统采用单通道偏振成像方式，结构简单，但难以探测运动场景中的偏振信息;同时偏振成像系统结构复杂，光路调校困难，要求很高的机械稳定性，限制了其在实际测量中的应用。因此有必要进行实用化的偏振成像技术研究，以满足运动场景中偏振信息探测的要求。　　本文以研制实用化的偏振成像系统为目的，主要研究工作如下:　　针对常用的偏振成像系统难以实用的现实问题，采用了一种利用三个通道同时采集三个方向上的偏振态图像进行偏振信息探测的实时偏振成像系统，并根据SIFT特征点配准法对三通道偏振成像系统存在的视场差异问题进行了校正工作，使得系统三个通道间的视场趋于一致。　　研究了三通道偏振成像系统存在的影响偏振信息探测精度的通道间灰度响应非一致性问题，提出了积分球定标和基于场景的灰度响应非一致性校正方法。首先，使用积分球产生完全非偏振光，在实验室环境中标定通道间的响应差异。其次，在积分球定标校正方法的基础上进行了基于场景的通道间灰度响应非一致性实时校正方法的研究。通过对场景中偏振信息的统计，分离出场景中的非偏振光，然后对各个通道的增益和偏置进行了修正，完成了通道间灰度响应非一致性的校正，且校正后的探测精度接近单通道偏振成像系统的水平，为三通道偏振成像系统的实用奠定了基础。　　针对红外偏振成像系统中焦平面阵列的非均匀性问题，根据不同的场景提出了非均匀性校正的两种方法:1）双通道分频段恒定统计校正算法。将场景分为高频部分和低频部分，根据不同频率的场景采用不同的参数更新速率，抑制了在恒定统计法中由于场景长时间静止后突然运动带来的鬼影现象。2）前景重配准的改进帧间误差最小化校正算法。通过对运动场景中的运动前景进行重配准以及修正更新参数的速率，克服了相位配准法中前景运动区域不满足恒定亮度假设的问题，抑制了前景运动和配准精度较低时所产生的鬼影现象。　　研究了现有的目标检测与跟踪的方法，首先结合目标的偏振信息提出了一种探测器转动条件下的运动目标自动检测方法。其次针对粒子滤波跟踪算法中目标特征单一的问题，提出了融合目标偏振特征的跟踪算法。通过实验分析证明这两种算法大大提高了目标检测和跟踪过程的可靠性。