不同于现有的红外系统，红外偏振成像系统对目标的偏振特征进行成像。在复杂背景中，红外偏振成像系统可以有效提高人造目标与背景之间的对比度，增强系统的目标探测能力，有很大的发展潜力。因此，红外偏振成像技术的研究是十分必要的。本文围绕红外偏振成像系统的关键技术展开研究，主要的研究内容包括:　　 (1)目标红外偏振特性的研究　　 目标红外偏振特性的研究，是红外偏振成像机理的组成部分。本文提出了基于复折射率的空气-介质模型，适用于吸收性和非吸收性介质表面的偏振特性分析。基于该模型，文中通过Matlab仿真，分析了反射辐射和自发辐射单独作用时的偏振特性，证明了目标表面的反射辐射和自发辐射是具有偏振效应的，然后通过选取不同表面材料和理化特征的铝板，分析反射辐射和自发辐射对目标偏振特性的影响，研究了目标红外辐射的偏振特性，提出了目标表面材料和理化特征影响目标红外偏振特性的作用机制。　　 (2)红外偏振成像系统样机研制　　 本文研制了一台红外偏振成像系统样机。文中首先分析了红外偏振成像系统与现有红外系统的不同，综合波段选择、全偏振测量讨论、偏振系统设计等方面，提出了红外偏振成像系统的设计方案。然后介绍了红外偏振成像系统样机的组成和工作原理，重点介绍了光学系统、偏振系统、探测器系统和信号处理系统的设计与实现。　　 (3)红外偏振图像的亚像素配准　　 对斯托克斯矢量和偏振度、偏振角进行测量及成像时，需要对多幅图像组合运算，因此要求图像之间像素的严格对齐。本文研究了基于互相关和相位相关的配准方法在偏振图像配准中的应用，配准精度达到亚像素级。应用互相关法进行偏振图像配准时，本文提出采用像素级粗配准到邻域亚像素精配准的扩展方法，以较小的算法复杂度实现了偏振图像的亚像素配准，取得了较好的配准结果，在一定程度上消除了图像边缘的虚假偏振信息。配准结果表明，与相位相关法相比，基于互相关的配准方法更适合偏振图像的亚像素配准。　　 (4)金属线栅偏振片的设计　　 中长波红外偏振器件的起偏原理是亚波长光栅理论，目前国内难以购得红外波段的偏振器件。本文探索和研究了金属线栅偏振片的设计方法，系统化地提出金属线栅偏振片的设计方案。文中首先给出了金属线栅偏振片的设计要求，据此完成器件线栅材料和衬底材料的选择，然后基于亚波长光栅理论，通过Matlab仿真完成线栅周期和线栅宽度的设计，完成线栅高度的分析设计，结合现有工艺水平，最终确定器件参数。该设计中器件的理论性能优于系统样机中使用的进口偏振片。该设计为红外偏振器件的加工制造提供了技术支撑，也为基于微偏振阵列的红外偏振器件的研究打下基础。