特征提取技术是水下目标识别的基础。本文针对水下无限长柱形目标的精细特征问题开展研究，给出了共振模态时域的分波波形和频域的共振频率与目标的物理特性和几何特性之间的定量关系，为目标的特征分析和提取工作提供方向和线索，并根据这些定量关系，提取了有效稳健的特征向量用于柱形目标的识别。　　首先，通过对柱形目标形态函数的理论分析，本文提出了一个统一的模型来描述共振模态的时域分波波形，给出了这个统一模型中未知参量与柱形目标的物理特征和几何特性之间的具体定量关系，并通过仿真结果和已出版论文中的实验数据对比验证了该模型的有效性。该模型中的参量与目标物理特征和几何特征之间的定量关系可以为特征提取工作提供依据，还可以对目标的散射回波信号进行预测，减免繁琐的实验过程。　　其次，通过柱形目标的物理特性和几何特性对其频域形态函数中共振模态频率影响的分析，本文提出了几个简单的线性关系对柱形目标中同一类型模态的共振频率进行归一化，进而消除目标物理特性和几何特性对共振模态的影响。用于归一化的线性关系的系数给出了共振模态频率与目标物理特性和几何特性的关系式，因而这些系数都可以作为特征量对目标进行识别。　　最后，本文依据目标共振模态的时域统一模型和归一化研究中给出的数量关系可以作为特征量来识别目标，提出了一个与这些定量关系有关的三维特征向量，这个三维特征向量是由同一类型相邻模态频率间隔、Q值变化量和模态类别组成。仿真结果显示，在不同信噪比下，从回波信号中提取的该三维特征向量可以有效地分离不同材料、不同厚度的柱形目标，验证了该特征向量的有效性和稳健性。