极化合成孔径雷达（Polarimetric SAR,PolSAR）技术是遥感对地观测的重要手段,该技术能够全天时、全天候地获取地表的观测影像,为地物解译提供了丰富的信息,目前已广泛应用于测绘、海洋、林业、农业、军事、地质、考古等领域。因为PolSAR观测具有诸多的优势,近20年来国内外各个科研单位不断推出新型的PolSAR系统。PolSAR系统的快速发展在为遥感应用与研究提供海量数据的同时,对影像的定标处理也提出了新的、更高的要求。PolSAR系统在观测过程中不可避免地产生天线串扰、通道不平衡、系统噪声等误差,观测影像需要极化定标处理才能进一步用于分析和应用。本文针对当前SAR影像极化定标研究中出现的定标参考地物提取不准确、基于分布式地物的极化定标算法低估串扰误差、SAR影像的极化质量评价不够客观准确等问题,通过研究分布式地物的散射特征和统计特性,准确提取极化定标参考地物,建立联合利用定标器和分布式地物的极化误差解算方法,以提高和改善PolSAR影像的质量。目前PolSAR影像的定标主要分为两类方法。第一类基于分布式地物的反射对称性和散射互易性解算极化误差,该类方法能够降低定标算法对人工定标器的依赖,较为适合机载SAR影像的定标。但这类方法存在极化定标参考地物提取不准确、低估串扰误差等问题。另一类方法基于人工定标器解算所有的极化误差参数,定标结果客观准确,但需要大量的前期定标场建设工作,且在定标中未考虑系统噪声的影响,更适合星载SAR影像的定标。本文针对这两类方法各自的问题分别进行研究,具体研究工作主要包含以下方面:（1）系统地分析了PolSAR系统观测的信号传播过程和极化误差来源,基于极化误差模型,并以角反射器的极化响应图为例分析了天线串扰、通道不平衡幅度、通道不平衡相位对地物散射的影响特点。介绍了SAR影像的极化定标框架,分析总结了完全采用人工定标器、采用分布式地物和定标器组合、以及不依赖人工定标器的极化定标方法的基本原理、算法特点和发展趋势。（2）在基于分布式地物的SAR影像极化定标方面,本文针对极化定标参考地物提取不准确的问题,提出了采用螺旋散射比率的极化定标参考地物提取方法。该算法基于极化误差模型构建了螺旋散射比率特征,分析了该特征对不同类型极化误差的抗干扰能力,并利用其统计分布特点建立了一种新的阈值分割算法,实现了反射对称性定标参考地物的自动提取。实验结果表明,该方法对极化误差具有较高的抗干扰能力,能够改善基于分布式地物的极化定标算法的效果,提高影像的极化质量。（3）在极化误差参数解算方面,本文通过研究系统噪声与极化误差之间的关系,以及系统噪声对影像极化质量的影响,提出了一种联合采用人工定标器和分布式地物的极化定标方法,较为适合星载SAR影像的定标。该方法采用有源定标器解算串扰误差,避免分布式地物算法低估串扰的问题,利用分布式地物的散射互易性解算通道不平衡误差,并考虑减小了系统噪声对误差参数解算的干扰。实验采用GF-3卫星影像数据,结果表明,该方法能够保证定标后影像中地物的散射特性,进一步提升影像的极化质量。（4）在影像极化质量评价与改善方面,本文针对当前影像评价方法不够全面准确的问题,总结了极化定标野外飞行实验的设计原理,并根据定标器的情况提出了系统性的PolSAR影像极化质量评价方案,采用该方案对国产GF-3卫星影像和国产机载系统影像进行了质量测评,结果表明该方案能够全面、客观地反映影像的质量情况。研究还采用分布式地物定标算法对极化残差过大的影像进行了定标改善实验,实验结果表明定标后地物的散射特征准确,定标处理降低了影像中的极化残差,显著改善了影像质量。