[发明专利]背向散射Mueller矩阵的可逆极分解方法

说明书

本发明公开了一种背向散射Mueller矩阵的可逆极分解方法,其包括以下步骤：步骤一、背向散射Mueller矩阵的可逆极分解根据前向和后向路径二向色性矩阵和相位延迟矩阵的联系，将背向散射的Mueller矩阵转化成对称矩阵QM；步骤二、通过QMG矩阵得到二向色性矩阵M_D1；步骤三、通过正交分解得到特征值和对应的特征向量；步骤四、再对特征向量进行排序，从而获得退偏矩阵M_Δd及相位延迟矩阵M_R1；步骤五、由获得的退偏矩阵M_Δd及相位延迟矩阵M_R1得到偏振参数,该方法首次给出背向散射Mueller矩阵分解的系统方案，并获得表征介质微观结构的偏振参数(如方位角，相位延迟和退偏系数等)。

技术领域

本发明具体涉及一种背向散射Mueller矩阵的可逆极分解方法。

背景技术

偏振技术是一种基于偏振光和介质相互作用的非标记、无损伤检测技术，偏振测量可从从介质或生物组织中获得其微观结构信息，由于散射和偏振效应同时存在，使得Mueller矩阵16个阵元对偏振态变化有不同反应，矩阵元之间存在复杂的相互关系，需要对Mueller矩阵进行分解与变换，以获得表征介质各种偏振特性的参数。分解后的子矩阵和各种系数可以独立反映介质的某一偏振属性，进而表征介质本身的光学性质和微观结构，也为利用其进行成像和检测提供了可行性。在生物医学，利用Mueller矩阵分解来判断组织的状态、监测组织光学过程、区分癌变组织和正常组织、分析组织病变来源等；在化学，材料学中，可用于材料内部发生的结构变化与材料生长的动态监测等。

目前，最普遍的分解的是Lu-chipman极分解方法，该方法由Lu S Y及Chipman R A于1996发表在J.opt.soc.am.a期刊上的Interpretation of Mueller matrices based onpolar decomposition提出，且该方法广泛应用于分析偏振光与介质的相互作用，然而该分解仅适用于前向散射，无法运用到背向散射中。背向散射比之前向散射更加普遍，实验条件更加简单，具有更高的实用价值，但背向散射Mueller矩阵更为复杂，如何分解背向散射Mueller矩阵对于背向散射偏振技术来说至关重要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种背向散射Mueller矩阵的可逆极分解方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种背向散射Mueller矩阵的可逆极分解方法，其包括以下步骤：

步骤一、背向散射Mueller矩阵的可逆极分解根据前向和后向路径二向色性矩阵和相位延迟矩阵的联系，将背向散射的Mueller矩阵转化成对称矩阵QM；

步骤二、通过QMG矩阵得到二向色性矩阵M_D1；

步骤三、通过正交分解得到特征值和对应的特征向量；

步骤四、再对特征向量进行排序，从而获得退偏矩阵M_Δd及相位延迟矩阵M_R1；

步骤五、由获得的退偏矩阵M_Δd及相位延迟矩阵M_R1得到偏振参数。

步骤一中，定义背向散射的Mueller矩阵为M＝M_D2M_R2M_ΔdM_R1M_D1，其中M_R1为前向路径的相位延迟矩阵，M_D1为前向路径的二向色性矩阵，M_Δd为退偏矩阵，M_R2为后向路径的相位延迟矩阵，M_D2为后向路径的二向色性矩阵；

根据背向散射中光路可逆的原理，将后向路径的二向色性矩阵和相位延迟矩阵用前向路径二向色性矩阵和相位延迟矩阵来表示