辐射光偏振信息的引入,能够为目标提供更全面的信息表征,本文在Stokes矢量检测原理的基础上,研究和设计了一种基于三相机的偏振成像系统,并利用该系统获取目标区域的偏振信息。偏振光技术的典型应用之一是图像的去雾处理,由于在雾、霾等天气条件下,大气的吸收和散射作用,使水平能见度明显降低,成像系统获取的图像质量严重下降,而图像去雾处理的主要任务就是去除天气等因素对图像质量的影响,达到增强图像视觉效果的目的。本文在设计和实现偏振成像系统的基础上,利用获取的偏振信息实现了不同雾天环境下的图像去雾处理,主要研究内容如下：(1)在偏振光基本理论和Stokes矢量检测原理的基础上,设计和实现了一种基于三相机的偏振成像系统,用于获取不同检偏角度的目标辐射信息,完成了其硬件设计和软件设计；针对系统设计本身存在的光路的不一致性和相机镜头的畸变对成像的影响,完成相应的标定、校准和系统的功能测试,保证了系统获取偏振信息的可靠性和准确性；(2)改进现有的基于偏振粗略估计的去雾方法,修正了非均匀照明条件下的大气散射模型,采用基于亮通道先验的方法估计环境光值和基于滤波方法来估计环境光偏振度,优化了估计方法,增强了基于偏振信息的去雾效果；(3)通过实验验证和分析,与偏振粗略估计方法和暗通道去雾方法进行比较可得,在轻雾、大雾条件下,去雾效果优于其他两种方法,在浓雾环境下,当这两种去雾方法均失效时,优化估计的偏振去雾方法还具有一定的去雾效果。