近年来,随着自然环境监测、太空资源探索、医学病症诊断、军事目标探测等领域的应用需求日益增加,人们对目标识别能力与信息获取精度的要求也越来越高,同时在光电子技术、计算机技术等相关技术不断发展的促进下,各色各样的探测技术如雨后春笋般涌现。偏振光谱成像技术融合了成像技术、光谱技术和偏振技术,增加了信息获取的维度,能从多个角度分析、处理目标信息,提高了探测目标理化特征的能力,这一特点使其在众多探测技术中脱颖而出。目前的常见的偏振光谱成像技术面临信息获取速度慢、光谱通道少、无法探测全斯托克斯参量等问题,逐渐无法满足人们的需求,本文提出了一种基于微透镜阵列的快照式偏振光谱成像系统,能在相机曝光时间获取用于重构光谱偏振超立方体的图像数据,在可见光波段具有多个通道,实现全斯托克斯参量探测。本课题主要围绕以下几方面开展研究:1.通过斯托克斯参量和穆勒矩阵对基于微透镜阵列的快照式干涉型偏振光谱成像系统组成和工作原理进行了分析和研究,主要涉及通道型偏振光谱技术与快照式干涉型成像光谱技术。2.综合考虑系统各项性能指标,对工业相机及微透镜阵列进行调研,完成选型,并按照二者的参数,利用ZEMAX仿真分析,提出了硬件系统的设计方案,包括:前置光学系统设计、双诺马斯基棱镜设计和偏振光谱强度调制模块设计。并定制机械结构将上述各部分组合,实现样机集成。3.开发了一款与硬件系统匹配的快照式偏振光谱处理软件,实现了图像实时采集、曝光参数调节、光谱曲线显示与偏振切片展示等功能,并对用户界面进行设计,满足布局合理、操作直观、功能明确等原则,使用户方便有效地操作软件,完成各项任务。4.设计了完备的实验流程系统化评估样机各方面性能。定标校正波长轴后,先利用激光器和标准色卡验证了系统的光谱复原性能,后借助偏振片板和线偏振片、消色差1/4波片组合定性与定量分析了系统偏振重构能力。