本发明公开了一种集成式的全斯托克斯偏振成像方法，具体步骤包括：(1)设计像素化偏振敏感光子器件，每个像素包括两种或者两种以上的各向异性纳米单元，使得两种正交的偏振光传播通过单个像素之后的归一化振幅差在0.02以上；(2)使用不同波长的单色光入射到所述像素化偏振敏感光子器件，同时改变入射光的偏振态，表征得到不同偏振态下光子器件每个像素的光谱，获取先验知识；(3)搭建成像系统，对成像场景进行光学采集；(4)构建并训练重建算法，重建全斯托克斯参量。本发明构建的偏振敏感的像素化光学器件可完成全偏振的光学调制，而且结合压缩感知理论与深度学习，可以通过一次采集，实现全斯托克斯的偏振成像。