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我校物理与电子学院研究团队在穆勒矩阵偏振成像领域取得重要进展

文章来源:物理与电子学院 作者:物理与电子学院 发布时间:2025年12月19日 点击数: 字号:

我校物理与电子学院研究团队在偏振成像技术领域取得重要研究进展。该团队创新性地提出一种以改进型萨瓦偏光镜为核心调制器件的时空调制穆勒矩阵成像偏振仪(TSM-MMIP),成功整合时间调制与空间调制的技术优势,实现了目标物16个穆勒矩阵元素的高效测量,相关研究成果以“Tempo-spatially modulated Mueller matrix imaging polarimeter based on modified Savart polariscopes” 为题,发表于光学领域国际权威Top期刊《Optics Express》。该论文以南宁师范大学为第一单位,与西安财经大学、西安交通大学等单位合作完成,曹奇志研究员为第一作者,张晶教授为通讯作者。

穆勒矩阵偏振测量技术作为一种非侵入、无标记的光学检测方法,能全面获取目标物的偏振相关信息与结构特征。传统分时调制方法需不少于16次测量,存在耗时、易受运动部件累积误差影响等问题;而快拍空间调制方法虽能单次曝光获取信息,却面临空间分辨率较低、解调算法复杂的挑战。本研究提出的时空调制方案,以改进型萨瓦偏光镜为核心调制器件,通过四种不同偏振态的入射光照射目标,仅需四次测量即可重构16个穆勒矩阵元素图像。实验验证显示,该方法输出与输入穆勒矩阵元素的结构相似性(SSIM)均超过0.85,峰值信噪比(PSNR)高于26dB,以蜜蜂翅膀为样本的测试成功实现了其微结构偏振特征的解析。

该技术通过减少测量次数,有效降低了运动部件引入的系统误差,缩短了测量时间;同时减少单幅图像的解调通道数,降低了相邻通道串扰与算法复杂度,为穆勒矩阵参数的快速测量提供了更具针对性的解决方案。研究为复杂环境下的快速数据采集与分析提供了新型偏振成像方案,在生物医学、农业、工业等领域具有重要的科学意义和应用价值。

本研究得到了国家自然科学基金、中国科学院瞬态光学与光子技术国家重点实验室开放项目等资助支持。




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