作为非直观成像技术的重要组成部分,偏振光谱成像技术能够有效地从复杂样品中提取出偏振散射特征,对于生物组织等物质特征检测有着很好的应用前景。偏振调制的方法与各类光学系统有着很好的兼容性,可以方便地结合到检测场景中。现有的偏振检测研究主要应用于单波长领域,对于细节特征检测程度还不够,结合光谱调制能够对偏振参数的光谱特性进行检测,这样可以通过偏振光谱的差异性来获取样品的多维偏振参数信息,能够大大提升细节特征的检测能力。本文首先依据经典偏振理论从Stokes参数中推导出偏振特性参数的方法,通过液晶可调谐滤波器LCTF进行光谱波段调控,进而使用液晶偏振调制测量方法实现图像数据的采集,基于偏振光谱多维检测方法搭建了硬件光路系统并开发了软件来实现自动化运行。接着通过图像的去噪和配准预处理,减少了实验环境误差影响来提高偏振参数计算的精准度。然后在各个波段都计算得到偏振参数的前提下利用参量图像光谱的差异性,对不同光谱波段下的参数图像进行高低频分解变换,再经过局部能量规则进行融合,将图像偏振光谱特征进行集中突显。最后对卵母细胞、口腔癌和宫颈癌细胞样品进行了检测实验,实验结果展现出多维偏振参数能够在光谱调制下突显出样品的边沿和物质特征,在生物组织检测上能有很好的应用前景。