船只监测不论是在民用还是军用方面都有广阔的应用前景。极化合成孔径雷达(PolSAR)可以测量目标的极化散射特性,能够提高舰船检测的准确度和分类精度。论文以工程应用为背景,以深刻理解PolSAR图像成像原理及理论为基础,重点围绕PolSAR图像船海对比度增强和海上目标识别等方面开展了研究。本文在文献综述的基础上,全面分析了单极化和PolSAR图像舰船目标检测的研究现状。在现有的PolSAR图像目标检测方法基础上,针对双极化数据首次提出二维卷积方法提高船海对比度;针对全极化数据改进广义最优化方法,构造极化特征向量,将回波强度和极化散射特征有机结合,提高船海对比度。上述两种方法能解决船只回波强度和海面回波强度相近或高海况下船目标检测问题。将聚类方法应用到海上目标识别中,采用非监督分类-模糊聚类可以将船只、海上人造目标、船尾迹等识别开来,在海上目标识别方面将有广阔的应用前景。应用极化电磁波基本理论,将极化熵概念应用到船只监测。首次采用Bragg模式和双尺度模式分析两种不同极化熵随着入射角、波数和风场的变化情况,从而确定在低风速下Cloude熵相对Touzi熵更适合船只监测。