水下光学成像技术在水下目标检测和跟踪、海底矿产勘探、海洋环境监测等领域广泛应用。但是,光线在水体传输过程中,其中的粒子会产生吸收和散射作用,造成图像噪点多、对比度低以及细节模糊等问题。因此,提高水下成像质量,提升水下目标探测能力,实现水下运动目标检测,具有很高研究价值和广阔应用前景。偏振成像技术,相对于传统光强成像,能检测出目标反射光多维信息,可表征光强难以区分的目标性质参数,能去除散射的同时提升图像对比度。本论文基于偏振成像技术,开展浑浊水下的图像去散射研究和基于光流的运动目标检测研究,通过对已有的去散射方法和光流算法的分析,针对其不足之处,提出简便有效的偏振去散射方法,在此基础上,提出偏振光流估计方法,实现水下运动目标的检测。本文主要进行以下研究:（1）针对浑浊水下环境下,现有算法存在的依赖先验条件准确估计、散射去除不充分等问题,提出自适应的基于特定偏振态的去散射方法,根据目标反射光与散射光存在偏振态差异性,利用优化后的特定偏振态区间进行偏振滤波,抑制水体粒子散射。通过对浑浊水下的成像实验,与其他去散射方法对比,结果表明,相对于原始偏振度和偏振角图,客观评价指标EME值的提升幅度达28%和455%,方差提升了38%和124%,平均梯度则提升6%和19%。因此该方法能有效克服散射的影响,提升图像对比度。（2）针对水下强散射导致亮度不守恒、光流估计不稳定等问题,提出一种基于LK光流的偏振光流估计方法,引入偏振光流约束方程,消除了水下散射对光流估计的影响。通过不同浑浊度水下运动目标检测实验,验证偏振光流估计方法的有效性,结果表明,在添加1.5 ml牛奶溶液的浑浊水下环境,相比于散射介质光流法,金属目标的平均角度误差降低了63.08%,平均端点误差降低了80.96%;塑料目标的平均角度误差降低了28.18%,平均端点误差降低了46.99%。最后,对偏振光流场进行运动目标分割,获取水下运动目标的二值图像。