1 清华大学深圳国际研究生院,广东 深圳 518055
2 广东省偏振光学检测与成像工程技术研究中心,广东 深圳 518055
3 北京大学深圳医院病理科,广东 深圳 518036
数字病理技术利用经过数字化的病理样本显微图像及其特征,并配合人工智能技术,实现生物组织病变特征的定量评估和判定,辅助临床医生做出诊断结论。利用偏振光照明和偏振探测可以实现全偏振成像,图像每个像素的偏振特征都包含更加丰富的信息,特别是普通光学成像难以获得的亚细胞超分辨微观结构特征信息,可为病变组织的识别和定量评估提供更为有效的手段。本文总结了全偏振成像技术,并结合典型临床应用归纳总结了全偏振显微图像的数据分析方法和最新进展。
医用光学 全偏振显微成像 偏振数字病理 偏振特征提取 机器学习
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 信息光子学研究室,陕西 西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
偏振光学成像技术作为一种新型的光学成像技术, 通过对光波偏振特性的探测, 增加了信息的探测维度, 有利于全面、准确地获取目标的信息.文中阐述了偏振成像的探测方法, 典型偏振成像系统的分类;详细介绍了一种基于Stokes矢量方法的分孔径全偏振态同时探测的实时彩色偏振成像相机;利用该相机进行了全偏振度成像实验和偏振去雾成像实验.实验表明全偏振态同时探测偏振成像技术在提高成像探测距离、目标细节获取及恢复等方面具有一定优势, 能够为现代光学成像探测系统提供重要的技术补充.
偏振成像 全偏振态 同时探测 分孔径 polarimetric imaging full-polarization-state simultaneous detection division of aperture
1 中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出一种基于液晶可调滤光片(LCTF)与两片液晶可调相位延迟器(LCVR)构成的偏振高光谱成像系统, 相对于传统LCTF具有转动部件以及无法获取全部偏振态的特点, 本系统能够静态凝视成像并且测量目标完整的Stokes参量。 通过对两片LCVR取四组不同延迟组合, 构造了一个4×4复原矩阵来获取目标的原始全偏振信息。 使用干涉光强法, 对两片LCVR分别进行了延迟-电压特性的精确测量; 在633 nm下验证了全偏振复原算法, 通过对误差分析, 得到了较好的反演Stokes参数和相应的DoLP与Orient计算值, 验证了复原算法的可靠性, 可以为全偏振态高光谱遥感成像提供有效的数据。
液晶可调滤光片 液晶可调相位延迟器 高光谱偏振 全偏振 LCTF LCVR Hyperspectral polarimetric imaging Full polarization information 光谱学与光谱分析
2017, 37(8): 2610
1 解放军理工大学 理学院, 南京 211101
2 解放军理工大学 电磁环境效应与光电工程国家级重点实验室, 南京 210007
理论上推导了光线通过任意方向偏振片和任意方向1/4波片的出射光强与全Stokes参量关系的表达式, 利用自然背景下的人造目标为对象开展全偏振检测实验, 并以目标与背景偏振度对比为主要指标, 研究了多方向情况下上述两种偏振器件影响全偏振检测的因素。研究表明下述三种情况方程组秩小于4导致全偏振检测无效: 固定1/4波片方向而改变偏振片方向;固定偏振片方向改变1/4波片方向, 且四组角度中两器件平行及垂直的关系同时出现; 偏振片与1/4波片有三组角度相同,第四组角度关系为平行或垂直。实验表明, 固定偏振片方向改变1/4波片方向, 探测结果与固定偏振片方向的取值有关; 采用偏振片与1/4波片三组方向相同, 第四组夹角45°的全偏振检测方式, 偏振度对比较高。
光学测量 斯托克斯参量 全偏振成像 偏振片 1/4波片 optical measurement Stokes parameter full polarization imaging polarizer quarter-wave plate
1 重庆文理学院机电工程学院
2 重庆文理学院电子电气工程学院,重庆 402160
入射光在光栅内传输时将激发产生离散模.本文采用模态法调节光栅内离散模的传输特性,使TE和TM偏振光所激发的0、1模为传输模,其余高阶模为消逝模.通过调控0模和1模间的累积相位差,对衍射光进行调控,实现了-1级近100%的高效衍射.采用模态法分三部设计了共振域的矩形全偏振闪耀光栅:1)根据光栅的共振条件给出光栅周期,光栅周期越大槽深越小;2)根据特征模方程计算出光栅占空比;3)根据耦合模条件计算机光栅槽深.实验结果表明,该光栅的TE和TM偏振光同时具备近100%的-1级衍射效率.给出了633 nm波长-1级矩形石英全偏振闪耀光栅的典型设计实例,计算结果表明:所设计的全偏振闪耀光栅对TE和TM偏振入射光的-1级衍射效率分别高达96.7%和98.1%,且具有较宽的入射角及入射波长的变化适应范围,较大的制作容差.
闪耀光栅 全偏振 矩形槽 模态法 -1级 Blazed gratings Full polarization Rectangular groove Modal method -1st order
合肥工业大学计算机与信息学院, 合肥 230009
针对现有偏振测量系统在观测全天域偏振模式时的不足, 本文设计实现了一种具有近 180°视场的成像式全偏振测量系统。系统由鱼眼镜头、中继镜片、偏振片、 1/4波片、微距镜头、 CMOS相机等组成, 具有大视场、全偏振测量、便携性等特点。文章首先介绍了系统结构、工作原理和光学设计, 并提出相应的标定方法以获取系统标定 Muller矩阵。标定实验结果表明, 系统线偏振测量误差小于 3%, 圆偏振误差小于 10%。最后, 利用系统在晴朗天气下进行了波长为 488 nm的外场实验, 获得了日落时分全天域的全偏振分布模式, 实验结果与理论值相一致, 验证了该系统在全天域偏振特性观测上的有效性。
成像系统 全偏振测量 天光偏振 近 180°视场 imaging polarimeter full polarization measurement skylight polarization nearly 180 degree field of view
北京交通大学 理学院 光信息科学与技术研究所 发光与光信息技术教育部重点实验室,北京 100044
针对现有光纤电压传感器结构复杂、调整难度大、温度稳定性差、光功率损耗大及电压引入不便等问题,提出一种基于全偏振态检测且无需起偏器与检偏器的光纤电压传感器.传感器只含有自聚焦透镜、Bi4Ge3O12晶体以及全反射镜等3个主要元件,器件少,结构简单,对准较容易.介绍了全偏振态检测系统光路,采用分振幅法检测偏振态,具有快速响应、算法简单等优点.计算得出了偏振态、离线电场与被测电压之间的公式.进行了悬挂式高压试验,试验中的传感器上无电极,也无需接地,不但省去了昂贵的绝缘子,而且增大了传感器的量程.试验结果表明,在室温条件下0~10 kV工频交流电压范围内,该传感器具有良好的线性关系,证明了该结构的可行性.
光纤传感器 光纤电压传感器 Pockels效应 全偏振态检测 悬挂式 Optical fiber sensor Optical fiber voltage sensor Pockels effect All polarization state detection Suspended sensor
1 长春理工大学空间光电技术研究所, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学电信学院, 吉林 长春 130022
红外偏振成像探测技术针对复杂环境中识别探测目标具有明显的优势和广阔的应用前景。首先分析了研究红外偏振特性的必要性和紧迫性, 阐述了红外偏振成像具有“凸显目标、穿透烟雾、辨别真伪”的独特优势; 其次概括了国外红外偏振成像技术的研究历程和试验进展; 在此基础上, 重点研究了目标起偏、信道环境下的偏振传输、全偏振图像探测三个方面的主要科学问题, 并指出了重点研究内容和关键技术; 最后, 对红外偏振成像技术在军、民若干领域的应用前景进行了展望。
红外偏振 成像探测 目标起偏 偏振传输 全偏振图像 infrared polarization imaging detection target polarization polarization transmission full polarization image