人体组织偏振参数高分辨成像方法与系统研究

摘要

光学偏振参数成像技术有别于传统光学成像，其通过对多组偏振光强图像进行算法反演，提取出偏振参数进行成像，能够反映被测介质的结构和光学信息，具有提高成像分辨率的潜力。近年来在生物医学领域、天文学、大气遥感学及材料学等领域开展了大量的应用研究并取得了显著成果。本论文依据光波偏振参数成像的基本理论，推导了样品的光波参数消光角和相位延迟量、出射光Stokes矢量、Jones矩阵元、Muller矩阵元及Mueller矩阵元分解参数的表达式，并通过Matlab实现参数的算法反演。并通过相关硬件搭建和软件编写，设计和实现了偏振参数成像的自动化测量系统。基于该系统的自动化调制模块提出了一种标定波片快轴的简易方法，并解释了系统中圆偏检偏器内波片快轴方向和检偏器通光轴方向夹角设定原因。对人体大肠癌生物组织样本进行实验测量，发现Jones矩阵元参数成像分辨率要高于传统光学成像分辨率，并且Mueller矩阵元及Mueller矩阵参数分解对于癌变区域和健康区域具有较好的区分能力，能够辅助医生诊断，具有一定的临床医学价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本论文的主要内容

2 偏振参数成像的基本理论

2．1 偏振光的含义

2．1．1 自然光

2．1．2 完全偏振光

2．1．3 部分偏振光

2．2 偏振态的表征方法

2．2．1 三角函数法

2．2．2 Jones矢量法

2．2．3 斯托克斯矢量法

2．2．4 邦加球图示法

2．3 偏振器件的表征方法

2．3．1 Jones矩阵

2．3．2 Mueller矩阵

2．4 人体组织偏振参数高分辨成像系统原理

2．5 本章小结

3 光波偏振参数高分辨成像系统与实验分析

3．1 系统的硬件和软件实现

3．1．1 系统的硬件设计与实现

3．1．2 系统的软件设计与实现

3．1．3 测量过程

3．2 波片标定及检偏模块分析

3．2．1 波片快轴位置的标定

3．2．2 圆偏检偏模块器件分析

3．3 实验结果分析

3．3．1 光波偏振参数成像结果分析

3．3．2 Jones矩阵元参数成像结果分析

3．4 本章小结

4 Mueller矩阵元参数成像的探索与研究

4．1 Mueller矩阵测量系统及原理

4．2 Mueller矩阵参数成像结果分析

4．3 参数成像对比

4．3．1 相位关法图像配准

4．3．2 Mueller矩阵元参数成像与光波偏振参数成像效果对比

4．4 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文情况

攻读硕士学位期间申请专利情况

攻读硕士学位期间学术成果获奖情况