天基遥感是光学成像技术重要的应用领域,光的偏振特性是光束中携带的区别于光强、光谱和相位的一个特殊的光学参量。在天基遥感的应用中,相较于传统的光学成像技术,偏振光学成像技术具有抑制杂波、提高图像信息的信噪比和区分材料材质的能力,可以明显提高探测目标的衬度,改善天基光学成像的质量。本文对偏振图像在大气中传输的有关问题进行了研究。本文首先阐述了光学偏振的原理和多种偏振成像的方法。探讨了大气中影响天基成像质量的各种因素,包括大气散射、大气湍流等。然后,分析了偏振图像在湍流大气中传输的过程。为了量化偏振成像相较于传统的光学成像的优势,研究了多种最新的图像质量评价技术,并使用对比度、信息熵、结构相似度(SSIM)等方法对传统的光强图像和偏振图像的成像效果进行了对比。在Windows平台上,开发了偏振图像在湍流大气中传输的仿真软件,通过设置不同的成像设备高度和湍流强度等参数可以直观的观察偏振成像在大气湍流中的传输模式。搭建了偏振图像的采集系统,进行了偏振图像的采集和仿真实验。结果验证了偏振成像技术在天基成像中应用的可行性。