基于Stokes矢量的偏振光成像方法和装置与流程

本发明涉及偏振测量，特别涉及一种基于stokes矢量的偏振光成像方法和装置。

背景技术：

1、偏振光对结构变化十分敏感，其包含丰富的结构和光学信息，因此偏振光成像被广泛应用于生物医学、材料检测、大气和海洋探测等领域。

2、相关技术中，通常采用stokes矢量法来描述任意光波的强度和偏振状态，stokes矢量为4×1的矩阵，其中第一项代表总光强，第二项代表水平和垂直偏振方向的光强差，第三项代表45°和135°偏振方向的光强差，第四项代表右旋和左旋偏振光的光强差。虽然每一项均可用于描述一种光强量，但每一项的含义均较为单一且每一项构成的stokes像细节表现能力不足，因此利用stokes矢量法直接成像的可视化程度较低。

3、基于此，目前亟待需要一种基于stokes矢量的偏振光成像方法和装置来提高偏振光成像的可视化程度。

技术实现思路

1、基于上述问题，本发明提供了一种基于stokes矢量的偏振光成像方法和装置，能够提高偏振光成像的可视化程度。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于stokes矢量的偏振光成像方法，包括：

3、确定被测量偏振光的第一stokes矢量，所述第一stokes矢量由尺寸相同的第一矩阵、第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵组成；其中，所述第一矩阵用于表征被测量偏振光的总强度，所述第二矩阵、所述第三矩阵和所述第四矩阵分别用于表征被测量偏振光的偏振状态；

4、对所述第一stokes矢量进行预处理，得到预处理后的第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵；

5、创建一幅rgb图像，所述rgb图像中每个通道的尺寸均等于预处理后的任一矩阵的尺寸；

6、用预处理后的第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵中的元素分别替换所述rgb图像中三个通道相应位置的元素，得到被测偏振光的彩色图像。

7、在一种可能的设计中，对所述第一stokes矢量进行预处理，得到预处理后的第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵，包括：

8、基于预处理前的第一矩阵对所述第一stokes矢量进行归一化处理，得到归一化后的第二stokes矢量；

9、对所述第二stokes矢量中的每一个元素均取绝对值，得到第三stokes矢量；

10、将所述第三stokes矢量中的每个元素均映射到0～255的整数空间，得到预处理后的第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵。

11、在一种可能的设计中，所述第一stokes矢量的表达式为：

12、

13、式中，s0、s1、s2和s3分别为预处理前的第一矩阵、第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵；

14、所述基于预处理前的第一矩阵对所述第一stokes矢量进行归一化处理，得到归一化后的第二stokes矢量，包括：

15、将所述第一stokes矢量中的每个矩阵均除以s0，得到所述第二stokes矢量，所述第二stokes矢量的表达式为：

16、

17、在一种可能的设计中，所述第三stokes矢量的表达式为：

18、

19、所述将所述第三stokes矢量中的每个元素均映射到0～255的整数空间，得到预处理后的第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵，包括：

20、针对所述s1abs、所述s2abs和所述s3abs中的每个元素aij，均执行：

21、令当前aij乘以255，得到bij，并根据下式将bij的数值更新为cij：

22、

23、式中，pij为bij中的整数部分，qij为bij中的小数部分；

24、利用更新后的cij分别替换相应位置处的aij，得到预处理后的第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵。

25、第二方面，本发明实施例还提供了一种基于stokes矢量的偏振光成像装置，包括：

26、确定模块，用于确定被测量偏振光的第一stokes矢量，所述第一stokes矢量由尺寸相同的第一矩阵、第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵组成；其中，所述第一矩阵用于表征被测量偏振光的总强度，所述第二矩阵、所述第三矩阵和所述第四矩阵分别用于表征被测量偏振光的偏振状态；

27、预处理模块，用于对所述第一stokes矢量进行预处理，得到预处理后的第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵；

28、创建模块，用于创建一幅rgb图像，所述rgb图像中每个通道的尺寸均等于预处理后的任一矩阵的尺寸；

29、替换模块，用于用预处理后的第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵中的元素分别替换所述rgb图像中三个通道相应位置的元素，得到被测偏振光的彩色图像。

30、在一种可能的设计中，所述预处理模块，用于执行如下操作：

31、基于预处理前的第一矩阵对所述第一stokes矢量进行归一化处理，得到归一化后的第二stokes矢量；

32、对所述第二stokes矢量中的每一个元素均取绝对值，得到第三stokes矢量；

33、将所述第三stokes矢量中的每个元素均映射到0～255的整数空间，得到预处理后的第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵。

34、在一种可能的设计中，所述第一stokes矢量的表达式为：

35、

36、式中，s0、s1、s2和s3分别为预处理前的第一矩阵、第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵；

37、所述基于预处理前的第一矩阵对所述第一stokes矢量进行归一化处理，得到归一化后的第二stokes矢量，包括：

38、将所述第一stokes矢量中的每个矩阵均除以s0，得到所述第二stokes矢量，所述第二stokes矢量的表达式为：

39、

40、在一种可能的设计中，所述第三stokes矢量的表达式为：

41、

42、所述将所述第三stokes矢量中的每个元素均映射到0～255的整数空间，得到预处理后的第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵，包括：

43、针对所述s1abs、所述s2abs和所述s3abs中的每个元素aij，均执行：

44、令当前aij乘以255，得到bij，并根据下式将bij的数值更新为cij：

45、

46、式中，pij为bij中的整数部分，qij为bij中的小数部分；

47、利用更新后的cij分别替换相应位置处的aij，得到预处理后的第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵。

48、第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本说明书任一实施例所述的方法。

49、第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本说明书任一实施例所述的方法。

50、本发明实施例中，首先确定被测量偏振光的第一stokes矢量，但由于第一stokes矢量中任一项的含义均较为单一且每一项构成的stokes像细节表现能力不足，因此，本发明对第一stokes矢量进行了预处理，得到预处理后的第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵；然后构建一幅rgb图像，最后用预处理后的第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵中的元素分别替换所述rgb图像中三个通道相应位置的元素，得到一幅彩色图像。该图像中的每个像素点均包含有偏振光的全部偏振信息，因此能够描述更丰富的细节，提高了偏振光成像的可视化程度。