●“偏振成像探測技術學術叢書”序
前言
第1章偏振與簡單體繫繆勒矩陣1
1.1光的偏振1
1.2光的偏振態表征2
1.2.1純偏振態表示-瓊斯向量2
1.2.2一般偏振態表示-斯托克斯向量3
1.2.3圖像表示6
1.3介質對偏振態變換的表征7
1.3.1瓊斯矩陣7
1.3.2繆勒矩陣9
1.3.3轉換關繫10
1.4簡單體繫的繆勒矩陣11
1.4.1純相位延遲12
1.4.2純二向色性13
1.4. 偏14
1.4.4起偏15
1.4.5常用偏振器件的繆勒矩陣16
參考文獻18
第2章光的散射、模擬和散射體繫繆勒矩陣20
2.1光的散射與傳播理論20
2.1.1輻射傳輸理論20
2.1.2漫射近似方法21
2.1.3隨機模型方法22
2.2單粒子的偏振光散射理論與計算23
2.2.1球粒子散射23
2.2.2柱粒子散射26
2.2.3非規則粒子散射計算31
2.3偏振光散射的蒙特卡羅模擬計算過程37
2.3.1模擬計算的基本概念37
2.3.2模擬程序設計39
2.3.3隨機變量的取樣41
2.3.4坐標繫的選取42
2.3.5光子狀態的初始化和光子移動43
2.3.6光子的吸收44
2.3.7光子的散射45
2.3.8介質表面反射和折射及分層介質的分界面處理50
2.3.9光子探測和記錄53
2.4蒙特卡羅模擬結果處理54
2.5蒙特卡羅計算程序驗證57
2.5.1純球體繫中的偏振模擬驗證57
2.5.2純柱體繫中非偏振散射的驗證58
2.6模擬計算中雙折射模塊的實現及其驗證58
2.6.1雙折射模擬計算58
2.6.2雙折射計算程序驗證60
2.7旋光效應61
2.7.1蒙特卡羅模擬方法中旋光模塊的實現61
2.7.2蒙特卡羅模擬方法中旋光模塊的實驗驗證62
2.8生物組織散射體繫模型與模擬63
2.8.1僅包含球散射粒子的介質繆勒矩陣模擬規律63
2.8.2包含柱散射粒子的介質模型模擬規律68
2.8.3生物組織偏振光散射模型模擬及相關實驗對照82
2.8.4骨骼肌球-柱雙折射模型及其實驗驗證89
2.8.5血液模型及其實驗驗證91
2.9散射體繫的繆勒矩陣93
2.9.1散射體繫繆勒矩陣研究的基本裝置和仿體93
2.9.2球-柱散射體繫背向繆勒矩陣的實驗與模擬特征97
2.10繆勒矩陣提取參數的空間分布特征105
2.10.1球-柱散射體繫偏振度參數106
2.10.2球-柱散射體繫繆勒矩陣分解參數108
2.10.3球-柱散射體繫繆勒矩陣變換參數110
2.11分層散射介質的繆勒矩陣113
2.11.1柱散射與雙折射介質分層體繫113
2.11.2多層雙折射介質快軸方位分析114
參考文獻120
第3章偏振測量理論122
3.1偏振測量的基本理論122
3.1.1斯托克斯向量的測量理論122
3.1.2繆勒矩陣的測量理論123
3.1.3斯托克斯向量和繆勒矩陣的測量理論的統一形式124
3.1.4偏振成像繫統中測量理論的修正：等效儀器矩陣127
3.2偏振測量的調制方法與器件128
3.2.1非同時性偏振調制器件(時間調制器件)128
3.2.2同時性偏振調制器件136
3.2.3偏振測量的三個維度140
3.3偏振測量與參考坐標繫的選取141
3.3.1偏振量隨參考坐標繫的旋轉141
3.3.2背向測量坐標繫定義原則142
參考文獻143
第4章偏振測量繫統146
4.1偏振測量繫統的誤差及其傳遞規律146
4.1.1基本的誤差傳遞規律146
4.1.2僅考慮部分誤差時的誤差傳遞規律149
4.2偏振測量繫統的優化150
4.2.1偏振測量繫統優化設計的基礎150
4.2.2考慮光強誤差時的繫統優化150
4.2.3考慮儀器矩陣誤差時的繫統優化166
4.3偏振測量繫統的降噪171
4.3.1光強隨機誤差171
4.3.2光強隨機誤差的降噪173
4.4偏振測量繫統的校準174
4.4.1偏振測量繫統校準的意義174
4.4.件繫統誤差的校準176
4.4.3繫統誤差校準方法的對比187
4.4.4件偏振殘差的校準196
4.5偏振測量裝置202
4.5.1基於GRINlens的斯托克斯向量測量儀202
4.5.2基於4QD的斯托克斯向量測量儀205
4.5.3基於雙波片旋轉的透射式繆勒矩陣顯微鏡208
4.5.4基於單偏振相機的透射式3.4繆勒矩陣顯微鏡210
4.5.5基於雙偏振相機的透射式快速繆勒矩陣顯微鏡212
4.5.6基於雙波片旋轉的反射式繆勒矩陣顯微鏡217
參考文獻223
第5章偏振特征量226
5.1繆勒矩陣分解227
5.1.1Lu-Chipman極分解229
5.1.2微分分解和對數分解230
5.1.3克勞德分解237
5.2繆勒矩陣變換238
5.2.1繆勒矩陣變換理論238
5.2.2繆勒矩陣轉動不變量241
5.2.3繆勒矩陣角度量257
5.3繆勒矩陣對稱性264
5.3.1繆勒矩陣對稱性破壞的原因266
5.3.2判斷繆勒矩陣對稱性破壞的偏振指標272
參考文獻273
第6章全偏振成像應用277
6.1病理組織成像277
6.1.1皮膚癌組織成像281
6.1.2甲狀腺癌組織成像288
6.1.3宮頸鱗狀上皮癌組織成像293
6.1.4纖維化組織與偏振染色301
6.1.5乳腺癌組織成像306
6.1.6炎癥性腸病組織成像318
6.1.7大數據分析方法用於病理組織繆勒矩陣信息提取328
6.2厚組織及在體成像333
6.2.1皮膚紫外線損傷過程的定量監測333
6.2.2骨骼肌水解過程的定量檢測342
6.3本章小結352
參考文獻353
第7章全偏振檢測應用358
7.1大氣顆粒物分析中的偏振光散射技術與方法358
7.1.1大氣顆粒物偏振散射測量儀器358
7.1.2繫統校準360
7.1.3大氣顆粒物的光學屬性建模和仿真361
7.1.4大氣顆粒物特定屬性下的偏振表征指標367
7.1.5大氣顆粒物的偏振數據譜繫及其應用373
7.2水體顆粒物分析中的偏振散射測量技術與應用379
7.2.1懸浮顆粒120°全斯托克斯測量裝置380
7.2.2偏振散射用於表征藍藻細胞的偽空胞狀態381
7.2.3偏振散射用於表征海洋微藻吸附微納塑料384
7.2.4樣機的制備與應用388
參考文獻395
