基于大气光偏振层析的雾天图像重构方法

为了提高偏振去雾方法对大气光估计的准确度,提出一种基于大气光偏振层析的雾天图像重构方法。在偏振空间下,将大气光梯度先验信息作为约束条件,对原始雾天偏振图像进行分层,估计大气光偏振图像;然后从大气光偏振图像中解析大气光,实现对大气光的偏振层析;最后,结合所提雾天图像偏振重构模型,并在大气光图像中估计无穷远处大气光,实现对雾天图像的去雾重构。实验结果表明,所提方法提高了大气光估计的准确度,进而使重构图像更清晰、目标还原度更高,且适用于不同浓度下的雾天图像重构。

位相分辨偏振灵敏光学相干层析术:组织双折射特性的成像与定量分析(英文)

我们研制了一种基于光纤的位相分辨偏振灵敏光学相干层析成像系统。该系统中的偏振状态控制设置在参考臂而非光源臂上,因而使得光抵达样品的传输效率大大提高。鉴于光源的部分偏振性,入射于样品上的光含有任意偏振状态的分量,通过对参考光偏振状态的调制,就可相干地提取对应于入射光四种正交偏振状态并经样品后向散射的光信号。基于斯托克斯矢量夹角在无损光纤系统传输的变换不变性,我们能利用测量臂中光信号的斯托克斯参数来确定双折射样品深度分辨的位相延迟信息。利用所研制的偏振灵敏光学相干层析成像系统,不仅确认了韧带和软骨的双折射性质,而且定量分析了不同条件下韧带的双折射变化。研究结果表明:韧带松弛可使其双折射特性明显减弱,而韧带经拉伸后,其双折射特性的变化却不明显。

基于偏振敏感光学相干层析术的人体组织退偏特性在体测量方法

报道了一种基于偏振敏感光学相干层析术的人体组织退偏特性在体测量方法。以人体手指指甲为样品,采用基于斯托克斯矢量的测量方法和基于宏观穆勒矩阵的测量方法,获得了指甲的不同退偏参数图像,并通过比较图像来衡量这两种方法的优劣。基于穆勒矩阵的方法获得的图像中,能明显区分出甲床结构,对比度高,但能显示出的结构较少。基于斯托克斯矢量的方法获得的图像中,不同偏振光在样品同一位置处获得的退偏均匀度值不同。选取45°偏振光计算其后向反射光的圆偏振度可以获得样品结构信息,包括指甲的甲板、甲床和甲基质下的真皮层。基于斯托克斯矢量法入射45°偏振光测量圆偏振度的方法计算量小,且提取出的结构信息最多,成像效果最好。

基于单相机的微米谱域偏振光学相干层析成像方法

提出一种基于单相机的偏振谱域光学相干层析方法。该方法基于全单模光纤光路,使用宽带光源实现微米纵向高分辨率成像性能。通过硬件和软件两方面对系统色散进行矫正补偿,提高系统的实际分辨率。为实现样本偏振态的测量,入射至样品表面及参考臂的光偏振态由偏振片和四个偏振控制器进行调制。此外,利用偏振片在不同时间的通道切换实现两正交通道光谱信号的分时探测。根据得到的正交光谱信息,计算重构样品强度图和相位延迟图。该系统成功实现了单相机的偏振OCT测量,通过获取离体生物组织的强度图和相位延迟图验证了系统的成像能力。该方法为实现小型化在体高分辨偏振成像打下基础。

基于偏振敏感光学相干层析术的脑胶质瘤成像

脑胶质瘤是一种侵袭性的恶性原发性脑肿瘤,术中准确区分胶质瘤和正常脑组织极具挑战性。基于高分辨偏振敏感光学相干层析术(PS-OCT)对正常小鼠脑和胶质瘤模型小鼠脑进行成像,计算了强度、累积相位延迟和累积光轴信息。结果表明,从PS-OCT图像中可以清楚地显示出鼠脑中的纤维结构及其取向;借助PS-OCT图像中丰富的偏振信息,可以准确区分鼠脑胶质瘤区和正常区;基于计算的光轴标准差可以有效区分胶质瘤和正常脑组织。研究结果表明,高分辨PS-OCT在脑组织成像及脑胶质瘤识别方面具有很大的临床应用潜力。

偏振敏感光学相干层析成像系统中样品光偏振对样品双折射相位延迟测量的影响

偏振敏感光学相干层析术可对生物双折射组织进行功能成像,然后通过分析相位延迟就可得到生物组织的信息。分析了单一入射偏振态对双折射相位延迟准确度的影响。首先提出了系统的理论模型,然后进行MATLAB模拟分析,最后通过实验进一步验证了理论模型的结果。通过MATLAB得到的图像以及实验结果可以看出:在样品具有确定的相位延迟量以及确定的光轴方向时,当线偏振入射光的偏振方向与光轴夹角为0°或者90°时,或当正椭圆入射光的偏振方向与光轴夹角为45°时,相位延迟的测量误差最小。

由单台远震P波偏振资料反演北京台站邻域的速度结构

地震台网的一个基本目的是研究地球的结构, 鉴于核爆炸事件的监测以及地震减灾的需要, 台网中台站邻域的地下结构就成了远震位置精确测定中非常重要的课题. 利用CDSN的北京(BJI)台站的宽频带、高采样率的三分量地震记录计算远震的偏振, 试图用这些偏振资料反演北京台站邻域的速度结构, 特别是速度间断面的细节. 结果发现该台站西部地壳有一明显的低速带, 这同该地区已有的研究结果十分一致. 这使我们相信, 它不仅在实际上验证了, 在理论上利用偏振资料可以反演速度结构、特别是速度梯度变化的边界形状的可能性; 也从实践上表明了, 用单台高质量宽频带记录的偏振数据反演速度结构的可行性. 在这个意义上, 走时数据和偏振数据可以联合用来研究速度结构, 而偏振数据更适合于确定速度异常的边界. 而且, 如果联合使用偏振方法和接收函数方法, 充分利用它们的互补性, 就有可能既可得到台站邻域横向速度结构又可得到台站下方细致的垂向结构.

光学技术在早期龋齿检测中的应用

介绍了光学技术在口腔医学早期龋齿无损检测领域的应用,包括基于牙齿自体荧光效应的定量光导荧光技术和激光龋齿检测技术;基于光散射效应的数字化显影光纤透照术,以及基于牙釉质双折射效应的偏振敏感光学相干断层术和偏振拉曼光谱技术。详细介绍了各种光学方法应用于龋齿检测的基本原理、实验方案和研究现状,并对不同的光学方法进行比较。最后,提出基于频域荧光寿命成像的早期龋齿检测方法,并对该方案的技术路线进行了介绍。

导管PS-OCT系统中双态数值色散补偿方法

导管光纤偏振敏感光学相干层析成像(PS-OCT)系统在心血管斑块定量分析上具有显著优势,搭建了基于保偏光纤成像深度复用的双偏振态导管PS-OCT系统。由于保偏光纤具有较强的双折射色散,因此难以利用一套色散系数实现双输入态色散补偿。针对这一难点问题,提出了一种用于导管PS-OCT系统的双态数值色散补偿方法。这种方法可对不同输入偏振态的色散系数进行调整,以补偿由保偏光纤双折射色散引起的不同输入偏振态色散的差异。实验结果表明,所提方法可以有效地解决材料色散、双折射色散带来的脉冲展宽、图像模糊、偏振对比度差等问题,保证了导管PS-OCT实现高质量的生物样品双折射相位延迟成像。