在海洋环境中,海洋军事、海洋救援、海洋资源勘测等领域利用光强成像方式难以准确判断运动目标位置,目标认不清、辨不出会在海洋工作中带来极大的不确定性,因此正确检测海洋目标是海洋领域上一个亟需解决的问题。偏振成像作为不同于光强成像的特殊目标成像手段,可在暗背景下获取更多的目标图像信息,也可有效解决由于背景强反光干扰、强光入射造成的探测器像素大面积饱和等问题,有效提高了水下目标检测能力。本文根据主动偏振成像探测原理,设计了水下主动偏振成像装置,该装置主要由水下环境模拟装置、偏振成像装置、偏振主动照明装置、图像处理系统四部分组成。由于水下被动成像中水下传输的光传输距离短,能量不规则衰减,目标反射的偏振分量较少,造成被动成像质量较差。水下环境因素复杂,较比陆地环境而言控制光源方向、位置和采集图像等操作较为困难。故本文采用光源与相机侧向、同侧、背向的三位置观测方式,该装置可在不同位置采集不同光源条件下目标的偏振图像,并通过可调谐滤波器采集蓝（B）、绿（G）、红（R）三种可见光波段偏振图像。此外,偏振成像装置中的分焦平面相机可实时采集运动目标的视频帧图像,利用目标检测方法对视频帧图像进行运动目标检测,再将目标检测算法输出图像与稠密光流法结合对目标运动方向进行检测。实验结果表明,利用主动偏振成像的方法,偏振光源采集得到的偏振图像比无偏振光源采集得到的偏振图像获取到了更多的偏振信息,在图像均值和信息熵上有着明显提升;在可见度较高的水下环境中蓝（B）、绿（G）波段的水下目标的成像效果较好;在运动目标检测上,在光线明暗变化较大的水下环境中利用帧间差分法抑制噪声能力最强目标相对完整,在光线明暗变化较小的水下环境中利用混合高斯背景模型能够获得更完整的目标;在目标运动方向检测上,三帧差分法误检较少且对光线明暗变化不敏感,故三帧差分法与稠密光流算法结合拥有更高的鲁棒性。