水下成像技术的研究，在海洋预警、资源开发、海底地貌测绘、海洋环境监控、海面搜救、水下摄影等领域，有着重要的应用价值。光在水下的传播，会受到强烈的散射和吸收作用，尤其是水中介质粒子产生的后向散射光，会覆盖目标信号，导致图像对比度大大降低，严重阻碍了水下光电探测技术的发展。　　传统水下偏振成像技术，利用后向散射光与目标信号光解偏作用的不同，将后向散射光从图像中分离，有效地解决了后向散射光带来的图像对比度降低等问题，但是算法放大了处理结果中的噪声，降低了图像质量。此外，依靠人眼观察亮度变化而选取的正交偏振方位角图像，采集难度大，系统可操作性差，精确度低。且高浓度溶液中，目标无法被光源充分照射而无法有效复原。针对传统水下偏振成像复原结果中，噪声大、细节信息不充分、系统可操作性差和高浓度溶液中无法成像的缺陷，本文在复原结果的像质提高，系统可操作性的提升和系统应用范围的扩展三个方面进行了改进，实现偏振探测系统在高浓度溶液中，对成像目标的偏振探测，在抑制后向散射光的同时获取高对比度和清晰度的图像复原结果。本文的研究内容主要如下：　　（1）深入探讨了传统水下偏振成像算法的理论模型，通过实验，证明了偏振成像算法对水下图像的复原能力。结果表明，传统水下偏振成像技术能较好的抑制后向散射光，提高图像对比度，但也会带来大量的噪声。为了进一步提高像质，本文分析了传统水下偏振成像算法噪声产生的原因，并选取双域滤波算子，在保留图像高对比度结构边缘与低对比度细节信息的同时，对复原图像进行有效去噪。同时，利用拉普拉斯算子提取原图中受后向散射光影响较小的高频信息，对去噪图像进行细节增强，改进了传统水下偏振成像算法噪声大、细节信息缺失的缺点。　　（2）传统水下偏振成像系统对正交偏振方位角图像的获取条件苛刻，无法精确获取，影响了系统复原效果与可操作性。本文使用Stokes矢量偏振方位角图像代替正交偏振方位角图像，Stokes矢量偏振方位角图像获取方式更为精确、简单、快捷，因此基于Stokes矢量的水下偏振成像技术能弥补传统水下偏振成像技术可操作性差的缺陷，加上对传统方法噪声抑制和细节信息增强的优化，保证了偏振系统能实现对复原图像对比度和清晰度的提升。　　（3）传统水下偏振成像系统使用宽光场偏振光源照明，光能量严重损失，高浓度溶液中会由于光信号的严重衰减，造成无法成像的缺陷。根据蓝绿激光在水下探测中方向性好、水下穿透能力强和单色性好的特点，本文使用线偏振绿激光对目标进行照明，并获取场景的Stokes矢量偏振方位角图像，通过对原始图像进行偏振算法处理，抑制后向散射光提高对比度，再对复原结果进行噪声抑制和细节增强，提高图像清晰度，得到最终的处理结果。实验证明了该优化后的系统在高浓度溶液中依然具有较强的图像复原和像质提高能力。　　综上所述，本文对传统水下偏振成像技术，从三方面进行优化改进，并综合优化方案设计了适用于浓溶液中的实验系统：使用绿激光对目标进行充分照明，获取场景的Stokes矢量偏振方位角图像进行偏振算法复原，对复原结果进行噪声抑制和细节增强，从而提升系统在浓溶液中的探测性能，解决水下成像探测中存在的光信号散射与吸收严重的问题。实验表明，在高浓度溶液中，优化后的实验系统依然能够较好的抑制后向散射光，提高图像的对比度与清晰度。