При тематической обработке РЛИ часто используют технику получения изображений - поляриметрию.
Поляриметрия - метод физических исследований, основанный на измерении степени поляризации EM-волн и угла поворота плоскости поляризации, их изменении.
Принятые сенсором поляризационное состояние и энергия отраженных от поверхности волн несут информацию об облучаемом участке Земной поверхности. При помощи поляриметрического радара изменения характеристик волн могут быть зарегистрированы и, в лучшем случае, быть приписаны к био- и геофизическим параметрам.
Обыкновенно поляризационный отклик может быть представлен как функция принятого и излученного поляризационных состояний. Свойства приемной антенны не представляют такого большого интереса для нас так, как свойства отраженной волны.
Метод радарной поляриметрии построен на модели электромагнитного поля Максвелла (см. Интерферометрия).

Поляризация
Поляризационное состояние EM – волны зависит от относительных амплитуд и разницы фаз ее ортогональных компонент. Энергия или абсолютная фаза не имеют смысла в определении состояния поляризации. Поляризация квазимонохроматической (волна, которую можно представить монохроматической, сделав некоторые допущения) плоской волны также может быть найдена при помощи уравнения ,

где R – коэффициент поля, то есть отношение вертикальной и горизонтальной компонент поля и - их соответствующая разница фаз.

и являются компонентами двухмерного вектора, или комплексного вектора в полярных координатах. В математической модели также может быть использована комплексная алгебра.

Для описания EM-волн введен 4-х мерный вектор Стокса. Он определяется как
Энергию волны характеризует число G0.
Для полностью поляризованных волн величина G02=G12+G22+G32.
Неполяризованные волны характеризуются тем, что G0=<|Ex|2>, а остальные компоненты вектора Стокса равны нулю.
Вводится также степень поляризации. В зависимости от того, какое значение принимает величина , говорят о степени поляризованности волны. R варьируется в промежутке от 0 до 1.

Излучающий сенсор
Электромагнитное поле в полярных координатах, излучаемое антенной, может быть описано как , где Z0 соответствует полному сопротивлению среды, h – эффективная длина антенны, а r - расстояние, пройденное волной. Если антенна была использована для получения сигнала с полем напряженностью Ei, то напряжение холостого хода V дает связь: . В этом уравнении Ei и h должны быть взяты в одной координатной системе.

Излученная и отраженная волны
Проходя от источника до исследуемого нами объекта и отражаясь от него, EM-волна изменяет свои параметры. Излученную и отраженную волну можно связать следующим соотношением: , где Es – отраженное поле, Ei – излученное, записанные в своих (!) системах координат (см. рисунок), матрица S называется матрицей Синклера, r – расстояние между приемником и объектом, а k – коэффициент, выбираемый в зависимости от используемой системы единиц.
Далее происходит обработка данных с применением различных статистических методов.

Стоит отметить, что, так как данная работа носит обзорный характер, многие детали теории были опущены.