目前植物胁迫分析对于农业及环境生态研究意义深远。偏振成像和植物叶绿素荧光成像探测同样具有非侵入、无损伤的优势,利用植物叶绿素荧光成像评判植物自身健康状况的应用较为成熟,而植物叶片产生的偏振信息也能够有效反映自身特性。基于此,论文利用植物偏振成像与叶绿素荧光成像结合的方法初步探究植物荧光偏振成像方法在植物生理胁迫方面的潜力。论文基于Stokes偏振成像、Mueller矩阵偏振成像、植物叶绿素荧光成像理论设计搭建了一套植物偏振及荧光成像探测系统,完成了光学系统加工和调试,可以实现荧光、偏振和荧光偏振组合的图像的采集,基于Qt+OpenCV+Armadillo设计了一套数据处理软件,实现了实验图像的处理及偏振参数曲线变化分析,经实验验证了系统的可靠性。在性能分析方面,对比分析了不同植物偏振成像及荧光偏振成像的差异;通过植物叶片病斑实验,发现部分偏振参数可对叶片病斑区域有效呈现,表明对应偏振参数可用于植物病害检测分析;通过植物水分胁迫实验表明Mueller矩阵有关参数及Stokes荧光线偏振度参数可用于对叶片含水量进行表征,为定量研究植物叶片含水量变化指明了方向。同时基于Zemax光学仿真设计了一套植物遥测成像系统,初步实现系统对植物叶绿素荧光信号的获取,完成了系统主要部分机械结构的设计加工。通过植物叶绿素荧光成像实验表明系统具备探测微弱荧光信号的能力,可用于从遥测角度对植物进行监测研究。实验研究表明,植物荧光偏振成像系统和植物遥测成像的设计结构是合理的、可行的。偏振和荧光成像测量的结果是稳定的、可靠的,可用有关偏振参数对植物水分含量等现象进行表征。植物荧光偏振成像的有关实验结论为今后利用植物遥测成像系统结合偏振模块从荧光偏振角度探究自然环境下的植物奠定了基础。