数字成像技术能对皮肤的微观结构、生理特征、新陈代谢情况等进行描述，有助于对皮肤形态和动态平衡机制进行定量评估，对皮肤病筛查等具有重要意义。偏振成像方法以其非接触、信息量丰富、无需染色标记等特点，被广泛应用于包括皮肤检测在内的生物医学研究领域。本文提出了一种基于偏振成像的面部皮肤结构和特征的非接触在体测量方法，并利用这一方法分析了不同偏振成像模式对面部皮肤不同参数测量结果的影响。具体而言，首先构建了一套可调偏振成像模态的人体面部皮肤测量系统，然后分别在无偏振、平行偏振和正交偏振三种成像模式下对5个基于CIE Lab色彩空间和Frangi滤波器的面部皮肤参数进行了测量分析。通过对不同参数在面部不同区域的异质分布进行细化探究，得到了不同偏振模态成像获取特定面部皮肤参数的效果差异，并给出了不同参数的偏振测量建议，为提高临床应用中偏振成像非接触、定量测量皮肤参数的有效性奠定了基础。

光声成像技术（PAT）通常将生物组织对光的吸收系数视为标量，然而大多数生物组织具有各向异性，对不同偏振态的光的吸收系数是不同的，这限制了光声成像技术在一些有偏振需求的临床诊疗中的应用。基于此，设计了一种基于光纤引导的激发光手持偏振角度可调的光声计算层析成像（PACT）探头，并搭建了偏振PACT系统，旨在为术中偏振组织检测提供影像学依据。激发光由非保偏光纤引导传输，经过一系列透镜整形后，由起偏器起偏并用半波片调节激发光的偏振角度进行声信号的激发。实验中，通过对不同光轴方向和位于散射介质不同深度偏光片进行多次偏振光声成像实验，成功地实现偏光片的光轴方向检测和深度成像。此外，通过使用两个正交偏振角度的激发光对牛肌腱进行光声成像，成功地提取了牛肌腱的结构信息，验证了所设计的手持偏振光声成像探头及偏振PACT系统的成像能力和各向异性检测性能，有望为具有各向异性生物组织（如神经和肌腱）的术中诊断和治疗提供影像学依据。

近年来,随着新型光学器件的出现与数据处理能力的提升,偏振光学成像技术在生物医学领域的应用逐渐增多。穆勒矩阵因可以完备地表述样品的偏振信息,且测量装置可与传统光学仪器兼容,非常适合于生物医学样品的研究。同时,与非偏振光学方法相比,穆勒矩阵对亚波长结构敏感,还可以额外提供包括双折射、二向色性在内的样品的光学各向异性信息。介绍了穆勒矩阵偏振成像的基本理论与装置,包括穆勒矩阵参量的提取、背向散射成像、偏振显微成像、偏振内窥与偏振染色等在生物医学检测中具有一定应用潜力的方法和技术,并展示了穆勒矩阵成像在肝癌、乳腺癌、胃肠肿瘤等多种病理组织辅助诊断中的最新研究进展。穆勒矩阵偏振成像作为一种非标记、定量化、无损伤的快速检测技术,在生物医学领域显示出了广阔的应用前景。

mueller矩阵偏振成像可用于获取生物组织的浅表层生理学信息, 在疾病早期诊断与预防中具有重要意义。而在偏振成像系统中直接使用商用面阵CMOS相机不能得到用于解算mueller矩阵的正确图像信息, 限制了其在小型化内窥领域上的应用。对商用面阵CMOS的研究表明其光信号输入输出呈非线性映射关系。综合考虑到传感器固有的成像噪声, 提出一种基于校正的方法对CMOS的输出数据进行映射以获取正确的组织偏振信息值。实验结果表明校正后的偏振信息可以解算得到正确的mueller矩阵值, 误差可以控制在3%以内, 对蚕丝样品的测试也证明了该方法的有效性。上述结果使得内窥探头上应用小型化的商用面阵CMOS图像传感器进行体内生物组织mueller矩阵测量成为可能。