光谱偏振成像仪能够获取目标场景的二维空间信息、场景各点的光谱信息以及在各光谱波段下的偏振信息,提高了对目标的探测和识别能力,是一种新型的光学探测仪器。研究高光谱偏振成像技术,对于生物医学、精细农业、环境监测、军事侦察和天文探测等领域具有重要意义。高维信息的测量过程耗时较多,因此在保证分辨率和测量精度的前提下提高测量效率,对于高光谱偏振成像技术推广至关重要。为了实现快速、高精度、高光谱分辨率和高信噪比的光谱偏振成像探测,本文提出了一种基于铁电液晶(Ferroelectric Liquid Crystal,FLC)和双折射干涉的新型高光谱偏振成像系统。主要研究包括以下部分:本文首先描述了高光谱偏振成像系统的光路结构,并介绍了本系统的光谱偏振成像原理,包括:傅里叶变换光谱技术和分时偏振调制技术。接着研究了光谱偏振信息的调制和解调过程,并在此基础上,推导了出系统方程。同时仿真验证了四倍率采样的可行性。针对FLC偏振态分析器和Savart双折射剪切器的设计问题展开研究:设计了FLC和探测器的同步控制信号,根据条件数评价准则用遗传算法优化了FLC偏振态分析器的偏振响应矩阵,提高了偏振测量的抗噪能力。研究了Savart平板的横向剪切原理,设计了改进型Savart双折射剪切器,解决了光谱复原时谱线位置漂移的问题。研究光谱偏振成像仪的定标方法,提出了一套可行的定标方法。针对相对辐射定标过程中的平场问题,提出了基于对称延拓的频域滤波方法来提取背景信息,有效的校正了垂直条纹方向的不均匀性。研究关键部件的装调方法并搭建了系统样机,针对本系统在光谱复原过程中的运动配准问题提出了一种快速高精度的图像配准算法,并用实验验证算法的效果,搭建了室内实验场景并采用系统样机进行测量实验,实验结果表明:本文提出的基于铁电液晶和双折射干涉的高光谱偏振成像系统可以有效实现光谱偏振信息的测量。