偏振成像技术在军事探测、材质分类、目标信息提取等领域中表现出了极大的应用价值和发展潜力。与传统的偏振成像技术相比,主动偏振成像技术不仅弥补了目标自身辐射和反射成像的不足,同时还可以获得表征目标自身属性的穆勒矩阵,通过对穆勒矩阵的分解和变换提取偏振表征参量,对主动偏振成像技术的研究与应用具有重要的指导意义。为了研究高斯粗糙表面的偏振特性,本论文在基于微面元模型的双向反射分布函数的基础上建立了表征粗糙表面偏振散射特性的偏振双向反射分布函数模型,结合穆勒矩阵的分解和变换,提取出了表征目标二向色性、相位延迟和散射退偏的偏振特性表达式并开展了一系列的仿真研究,分析了入射角、方位角和粗糙度对目标偏振特性的影响。数值结果表明粗糙表面二向色性在入射角变化范围内有极大值且随方位角的增大而增大,相位延迟随入射角的增大而减小而且在方位角变化范围内有极大值;退偏能力在入射角范围内有极小值且随方位角的增大而减小;粗糙度对除退偏能力以外的偏振特性影响较小。除此之外还利用Matlab GUI完成了对粗糙表面偏振特性仿真界面软件的编写设计。在仿真研究基础上,自主设计搭建了激光主动偏振成像系统并编写了基于Matlab GUI的穆勒矩阵图像计算和处理软件,对穆勒矩阵图像进行了伪彩色处理,测量了粗糙度比较样块的穆勒矩阵并借助该实验验证了粗糙表面偏振特性理论模型的有效性,与此同时针对穆勒矩阵测量实验中存在的误差进行了仿真分析。本文最后总结了粗糙表面偏振特性表征研究的一些结论,并提出了目标偏振特性表征研究未来工作开展的进一步改进方向。为后续实际目标识别与探测理论方面的研究提供了一定的理论指导。