高光谱成像技术可获取目标空间域和光谱域的多维信息,为提高目标的探测和识别能力提供更加充足的信息源,在航天遥感、生物医学、天文观测以及国防等领域得到广泛应用。时空联合调制型干涉高光谱成像方法以其高通量、多通道与系统稳定等优点成为该领域的重点研究方向,且与偏振成像技术结合形成干涉高光谱偏振成像技术。然而,时空联合调制高光谱成像仪中,干涉调制结构的限制使得系统的视场角较小,且干涉系统的光能损失,限制了系统光谱信噪比的提高。此外,时空联合调制干涉高光谱偏振复合成像技术在同步获取偏振与光谱信息时,会导致光谱图像空间分辨率的下降。高光谱成像技术正向着宽视场、高通量以及高空间分辨率的方向发展,本文针对现有技术的缺点展开研究,主要研究内容与成果包括以下几部分:针对干涉结构对干涉高光谱成像仪视场角、信噪比以及干涉高光谱偏振成像空间分辨率的限制问题,提出了双矩形横向剪切干涉结构,实现光束的双通道横向剪切。并对双通道剪切干涉结构进行剪切特性与结构分析,完善了双通道剪切干涉光谱成像模型,为时空联合调制干涉高光谱成像系统的视场拓展、信噪比提高以及高光谱偏振成像的空间分辨率提高提供方法与理论基础。针对干涉高光谱成像系统视场角较小的问题,提出双通道剪切干涉大视场干涉高光谱成像方法,通过双视场拼接实现大视场干涉高光谱成像,拼接视场角达到单通道视场角的1.8倍以上。该方法原理上利用双通道剪切干涉光谱成像系统,实现双视场高光谱成像探测,算法上研究干涉图快速亚像素配准以及图像拼接算法,以实现干涉信息精确提取与视场拼接。搭建了双通道剪切干涉光谱成像实验系统并进行高光谱成像实验,通过视场拼接获取了可见光波段的大视场光谱图像,验证了所提方法的可行性。针对干涉高光谱成像方法中系统信噪比受光通量损失限制的问题,提出双通道剪切干涉高信噪比光谱成像方法,利用双通道系统无回溯光的优势避免了光通量的损失,使得系统信噪比达到单通道光谱成像方法的(?)倍。该方法原理上利用双通道剪切干涉光谱成像系统对目标同一视场范围进行成像,提高目标光线的能量利用率,算法上利用差分方法提取双通道高信噪比干涉信息,进而提高系统光谱信噪比,实现了在系统电子器件参数与干涉采样条件相同的条件下,信噪比达到单通道光谱成像方法的(?)倍。对双通道差分干涉光谱成像方法进行信噪比仿真计算,并搭建了双通道差分干涉光谱成像实验系统开展实验,获得高信噪比光谱复原信息,并且与单通道探测系统进行信噪比对比分析,差分干涉光谱成像技术光谱信噪比为单通道系统的(?)倍。针对干涉高光谱偏振成像过程光谱图像空间分辨率降低问题,提出双通道剪切干涉高光谱偏振成像方法,利用双通道剪切干涉成像系统进行复合成像,两个通道分别进行光谱偏振成像以及高分辨率干涉光谱成像,在两个通道探测器像元尺寸相同的条件下,光谱图像空间分辨率可保持在偏振图像的4倍。针对光谱偏振成像通道,提出基于微偏振阵列调制的光谱偏振成像方法,利用时空联合调制干涉光谱调制以及分像面偏振调制实现光谱偏振同步成像;对于高分辨率干涉光谱成像通道,不予偏振调制,避免偏振成像对其空间分辨率的影响。搭建了双通道剪切干涉光谱偏振成像实验系统并展开实验,获取了目标的偏振图像以及高空间分辨率光谱图像。