集成微偏振片阵列红外成像系统的偏振度图像对非均匀性高度敏感，不经非均匀校正的偏振度图像存在较大误差。为了校正微偏振片阵列红外成像的非均匀性，以入射光Stokes矢量形式，建立了光电转换基本过程的偏振像素模型，基于入射激励和辐射响应数据，分析了微偏振阵列与红外焦面联合作用下非均匀性产生机理。提出一种基于多次辐射测量的矩阵形式的非均匀性校正方法，该方法通过构造多组测量方程，求解偏振像元的增益矢量，由相邻四像元增益矢量组成超级像元的增益矩阵，结合Stokes矢量提取矩阵，逆向求解重构点的校正矩阵。实验数据表明：该方法比两点法降低非均匀性约5%~20%，有效改善红外偏振度图像质量。