偏振作为光的基本属性之一,其中蕴含着被测物的众多特征信息,因此在光学测量领域,偏振检测是一种不可忽视的基本测量手段,在目标识别、生物医学、地物遥感以及天文、机器视觉、军事等领域都有重要应用。由于人眼无法直接感知光的偏振信息,如何建立快速、高精度的偏振测量装置,是国内外的研究热点之一。本文主要研究了成像式的偏振测量系统中,在装置建立和测量结果分析及应用等方面的关键问题。在理论上,根据所采用的液晶和双CCD的测量结构,经推导和计算,提出了四次调制的全Stokes矢量测量方案,该方案所需的计算复杂度低,利于程序编写和处理。在测量装置建立中,研制了一个具有像素级匹配精度的双CCD模块,在此模块基础上,搭建了以DSP处理器为控制核心的全Stokes矢量测量装置,以及应用于显微镜的Mueller矩阵图像测量系统。在对偏振测量结果的分析中,重点讨论了由Stokes参数计算得到的各种偏振相关图像,如偏振度、偏振角、椭圆率角等参数,研究了偏振信息在被测物识别和测量中的意义。文章还对偏振测量系统进行了定标测试和误差来源分析,并在此基础上对测量结果进行修正,实现了较高的测量精度。本文研究的内容为偏振测量方法的实用化提出了可靠的技术方案。