植物组织微观结构变化的Mueller矩阵成像监测

发布时间：2022-01-04 22:40

　　Mueller矩阵偏振成像能够全面表征被测样品物的偏振信息,从而成为获取被测样品内部微观结构信息的重要测试方法.利用双旋转波片原理搭建了后向散射Mueller矩阵偏振显微成像系统,并结合新的数据处理算法实现对各向异性植物组织的Mueller矩阵显微成像.针对植物样品的Mueller矩阵的二维分布图像及极化参数图进行分析,并在不同时间进程下通过观察各极化参数图对植物样品的变化进行监测.实验结果表明:相较于普通强度成像,Mueller偏振参数成像可以更加灵敏地反映被测样品的微观结构变化. 

【文章来源】：应用科学学报. 2020,38(03)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

Mueller矩阵偏振显微成像系统

根据图1可以发现：系统装置关于光源的稳定性、偏振片、1/4波片以及CMOS相机等多方面因素可能造成系统装置误差.为保证测量结果的可靠性，需要对Mueller矩阵偏振成像系统进行误差测试分析，以减少这些误差给测量结果带来的影响.对Mueller矩阵参量已知的样品进行检测，可以实现对成像系统的误差校准.图2给出了1/4波片（方位角设置为60?）后向散射Mueller矩阵校准后的结果，可以发现1/4波片Mueller矩阵参数的测量值与理论值基本吻合，该结果验证了Mueller矩阵偏振成像系统在误差校准后的可行性.2 实验结果与分析

本文选择了含水量较为丰富且易采集的绿萝叶片作为测量的组织样品，该植物组织样品的实验结果如图3所示.其中，图3(a)为CMOS采集的绿萝叶片组织样品的强度图，图3(b)为绿萝叶片组织样品的后向散射Mueller矩阵图，对其所有元素相对m11进行归一化处理.首先，可以从图3(b)中看到绿萝叶片组织的Mueller矩阵的非对角元素不为0，其中Mueller矩阵元素m23、m32、m34、m43的绝对值较大，均大于0.25，并且对角元素m22和m33的大小明显不相等，这一特征表明绿萝叶片组织为各向异性介质.已有的研究结果指出：随着样品的各向异性程度的增加，m22和m33之间的差异以及非对角元素的大小也会增加[16].纤维散射体和光学双折射均会导致各向异性[17]：对于纤维散射体引起的各向异性，其m12、m21、m13、m31元素呈现周期性强度变化（m12=m21,m13=m31）；而对于双折射引起的各向异性，其m24、m42、m34、m43也会呈现周期性强度变化（m24=-m42,m34=-m43）.对比图3(b)中这些元素的特征可以发现，元素m12与m21、m13与m31的强度相似，这一现象表明绿萝叶片组织样品的各向异性主要是由样品的散射导致的.除此之外，对角元素m22、m33、m44的强度与样品的退偏有关[18]，而且m22、m33的强度明显大于m44的强度，这是因为m22、m33与介质的保持线偏振能力相关.Mueller矩阵中第1行元素m12、m13、m14体现的是偏振衰减特性，与样品的吸收能力有关.第1行元素的值约为0，这表明绿萝叶片组织的偏振吸收能力很弱.2.2 Mueller矩阵分解的极化参数表示的特征

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于偏振双向反射分布函数的粗糙表面偏振特性[J]. 章延隽,王霞,贺思.  光学学报. 2018(03)
[2]基于Mueller矩阵的糖溶液旋光度测量[J]. 杜延霞,王春华,张启文.  电子测量技术. 2016(07)
[3]基于穆勒矩阵的偏振显微镜及其在生物医学领域的应用[J]. 王晔,何宏辉,曾楠,谢军,廖然,常金涛,孙明皓,马辉.  世界复合医学. 2015(01)



本文编号：3569187