传统红外成像利用目标与背景的辐射差异进行探测,仅能获取场景的强度信息。然而物体在发射、散射、反射以及透射电磁波的过程中,会产生红外偏振信息。红外偏振成像技术不仅能探测场景的红外强度信息,还能探测红外偏振信息。已有研究结果表明,红外偏振成像技术具有大大降低传统红外探测系统的虚警率、提高信噪比、增强识别伪装目标的能力。本文基于一种新型国产非制冷红外分焦平面偏振成像探测系统,开展了如下研究工作:1.红外偏振成像原理分析。对偏振产生的原因进行分析,介绍了偏振光的三种表示方法。介绍了本文使用的红外分焦平面偏振成像探测系统及其关键的组成元件——分焦平面偏振探测器,阐述了Stokes表示方法与Mueller矩阵的实际含义。2.偏振探测器非均匀性研究。针对分焦平面偏振探测器的非均匀特性,从简单电路模型出发建立了探测器的红外与偏振辐射响应模型,研究了偏振光的传递过程,提出了一种偏振非均匀性校正方法。同时针对偏振图像提出一种基于梯度的MPA插值方法,对视场误差进行修正并还原分辨率。3.红外偏振成像去噪。对偏振成像的噪声来源进行分析,仿真分析了偏振角的噪声敏感性,提出了对偏振角信息进行相位补偿的方法。利用一种针对偏振图像的PBM3D去噪方法,完成对偏振图像的噪声去除。处理后的图像在均有较好的主/客观评价指标。4.红外偏振成像彩色融合。为提高图像的融合质量,提出了一种基于MBF和VSM的图像增强方法,有效提升了红外图像与偏振度图像的对比度,增强了其细节信息。研究了一种HSV彩色融合方法,该方法能在保留红外和偏振图像有效信息的同时,增强了对弱目标、伪装目标的检测识别能力。通过本文研究,为基于非制冷红外分焦平面偏振探测器的非均匀校正、偏振信息去噪和偏振信息融合工作奠定了一定基础。