偏振成像相比于传统的成像方法不仅可以获取物体的光强度信息,还可以获取偏振信息,是对传统成像方式的有利补充,在遥感遥测、安防监控、抢险救灾、军事目标识别等方面有着广泛的应用。液晶透镜是一种新兴的可以电控调焦的液晶器件,无需机械移动就可以实现对焦、变焦和深度测量。本文主要利用液晶透镜的双折射特性进行偏振成像方面的研究。本文首先介绍了该课题所使用到的液晶器件:液晶透镜和90°扭曲向列相液晶盒的基本原理、器件结构和特性。并制作了上述的器件,对其性能进行了测试。对偏振成像中的基本原理进行了简单的推导。然后对于液晶透镜成像中存在的获取信息不完整的问题,使用液晶透镜和液晶偏振旋转器搭建了新的液晶透镜成像系统,使用该系统还可以实现场景中部分偏振光的检测。紧接着利用液晶透镜去偏振片成像图像处理算法,在不使用偏振片的条件下同样实现了场景中部分偏振光或部分偏振区域的检测。针对液晶透镜在成像中存在的部分信息缺失等问题,本文提出了一种用90°扭曲向列相液晶盒代替偏振片的液晶透镜成像方法。液晶透镜对焦后利用90°扭曲向列相液晶盒获取两个偏振方向正交的入射光的图像,相加并减去液晶透镜未工作时获得的离焦图像,从而得到对焦图像。本方法去除了未调制光引入的低频分量,增强了图像对比度。降低了原来无偏振片成像处理产生的噪声。实验验证了该方法的有效性,不需要任何偏振器就可以获得清晰的图像。本文利用液晶透镜电控双折射的特点,使用液晶透镜与普通玻璃透镜组合而成的双折射透镜进行了光学成像相减以提取物体边缘。对于双折射透镜,目标物体的像实际上有o-光和e-光两个像,通过调节液晶透镜的电压,使者两个像之间有一个微小的放大率差,通过光学相减,可以达到实时提取物体边缘的效果。