像素偏振成像技术及其在数字全息显微中的应用

发布时间：2021-02-17 23:59

　　偏振成像的基本目标是获取由斯托克斯参量及其衍生参数描述的光波偏振信息,在图像对比度增强、遥感、生物医学诊断、旋光度检测、光弹性应力应变测量、全息、干涉计量等领域有着广泛的应用。像素偏振相机具有结构简单、紧凑、集成化和时间分辨率高等优势,正逐步成为这些领域中实现偏振信息测量的主流选择。本文致力于像素偏振成像技术中像素模型的建立、模型参数的标定、斯托克斯参量的估计、系统误差与随机误差的评估、像素偏振相移技术等基础且关键问题的研究,期望为像素偏振相机的应用建立理论和实验指导。本文的主要工作如下:（1）建立了较为完善的像素模型,用于表征像素偏振相机对斯托克斯参量的测量。（2）对现有基于插值和频域滤波的斯托克斯参量估计方法进行了总结,给出了使用最近邻、双线性、双三次、双三次样条插值进行斯托克斯参量估计的卷积实现。提出了两种普适性估计方法——局部最小二乘估计方法和全局光滑正则估计方法,能够用于非均匀调制下斯托克斯参量的估计。（3）对像素瞬时视场角差异和斯托克斯参量响应的非均匀性带来的系统误差进行了理论和实验研究。使用傅里叶分析推导了基于卷积型插值的估计方法、局部最小二乘估计方法、全局光滑正则估计方... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 偏振的数学表示
    1.3 偏振成像的应用
    1.4 偏振相机
        1.4.1 时间分割型
        1.4.2 振幅分割型
        1.4.3 孔径分割型
        1.4.4 焦平面分割型/像素化偏振调制
    1.5 像素偏振片阵列
        1.5.1 基于二向色性吸收的像素偏振片阵列
        1.5.2 基于双折射效应的像素偏振片阵列
        1.5.3 基于液晶的像素偏振片阵列
        1.5.4 基于金属纳米栅线的像素偏振片阵列
    1.6 研究内容与章节安排
第2章 像素模型和参数标定
    2.1 像素模型
        2.1.1 测量方程
        2.1.2 调制参数和非均匀性
        2.1.3 噪声
    2.2 参数标定
        2.2.1 实验标定原理
        2.2.2 实验标定结果
    2.3 本章小结
第3章 斯托克斯参量的估计
    3.1 理想调制下的估计
        3.1.1 基于插值的估计
        3.1.2 基于频域滤波的估计
    3.2 非均匀调制下的估计
        3.2.1 局部最小二乘估计
        3.2.2 全局光滑正则估计
    3.3 本章小结
第4章 系统误差
    4.1 估值误差理论评估
        4.1.1 理想调制下的傅里叶分析评估
        4.1.2 非均匀调制下的数值模拟评估
        4.1.3 正则化参数的选择
    4.2 估值表现实验评估
        4.2.1 理想调制下的定性和定量评估
        4.2.2 非均匀调制下的定性评估
    4.3 数值标定方法中的问题
    4.4 旋转半波片实验设计
    4.5 本章小结
第5章 随机误差
    5.1 整体误差与系统误差、随机误差的关系
    5.2 噪声随机误差权重
        5.2.1 理想调制
        5.2.2 非均匀调制
    5.3 像素偏振相机性能参数对随机误差的影响
    5.4 本章小结
第6章 数字全息显微
    6.1 全息与相移
        6.1.1 时间相移
        6.1.2 空间相移
    6.2 显微全息图频谱分析
    6.3 衍射计算
    6.4 实验
        6.4.1 数值聚焦
        6.4.2 分辨率验证
    6.5 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
附录
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果



本文编号：3038743