[发明专利]一种头端调制的内窥偏振成像系统及测量方法

权利要求书

1.一种头端调制的内窥偏振成像系统，包括光源、偏振发生装置、偏振分析装置、成像装置、头端机械固定件、运动控制器、图像采集设备以及数据处理终端；

所述光源发出的光经过所述偏振发生装置照射在被测物上被散射，通过所述偏振分析装置进入所述成像装置成像，经由所述图像采集设备采集并传输至所述数据处理终端；其特征在于：

所述偏振发生装置、偏振分析装置安装在所述头端机械固定件上，与光源、成像装置集成于内窥镜头端；

所述数据处理终端连接并控制所述运动控制器，分别控制偏振发生装置的偏振产生状态与偏振分析装置的偏振检测状态。

2.根据权利要求1所述的头端调制的内窥偏振成像系统，其特征在于：

所述偏振发生装置包括起偏偏振片、起偏轴承、起偏被传动部件、起偏传动部件以及起偏微型马达；

所述起偏被传动部件和起偏传动部件为摩擦传动轮，优选地，起偏被传动部件和起偏传动部件为齿轮或皮带传动轮；

所述起偏微型马达安装固定在头端机械固定件上，所述起偏传动部件安装在起偏微型马达的输出轴上，起偏传动部件与起偏被传动部件贴合装配，起偏被传动部件固定在起偏轴承的外圈，起偏轴承的内圈安装固定在头端机械固定件上，起偏偏振片固定贴合在起偏轴承的外圈；

通过起偏微型马达的转动带动起偏轴承转动以改变起始偏振片的偏振状态，用于将光调制成不同预设偏振态的线偏振光。

3.根据权利要求1所述的头端调制的内窥偏振成像系统，其特征在于：

所述偏振分析装置包括检偏偏振片、检偏轴承、检偏被传动部件、检偏传动部件以及检偏微型马达；

所述检偏被传动部件和检偏传动部件为摩擦传动轮；

所述检偏微型马达安装固定在头端机械固定件上，检偏传动部件安装在检偏微型马达的输出轴上，检偏传动部件与检偏被传动部件贴合装配，检偏被传动部件固定在检偏轴承的外圈，检偏轴承的内圈安装固定在头端机械固定件上，检偏偏振片固定贴合在检偏轴承的外圈；

通过检偏微型马达的转动带动检偏轴承转动以改变检偏偏振片的偏振状态，用于检测经被测物散射后不同偏振态的线偏振光。

4.根据权利要求3所述的头端调制的内窥偏振成像系统，其特征在于：

所述检偏被传动部件和检偏传动部件为齿轮或皮带传动轮。

5.根据权利要求1所述的头端调制的内窥偏振成像系统，其特征在于：

所述光源包括用于产生宽带光的宽带光源近端、用于对所述宽带光进行滤波以产生预设窄带光的带通滤光片、用于进行窄带光传输的导光介质以及用于出射经由所述导光介质传输后的窄带光的光源远端。

6.根据权利要求2所述的头端调制的内窥偏振成像系统，其特征在于：

所述起偏偏振片的偏振角度θ₁取值范围为[0，π]，所述数据处理终端根据所述角度θ₁以及起偏齿轮与起偏传动齿轮的传动比计算起偏微型马达需要转动的角度，发送指令到运动控制器控制起偏微型马达转动到指定位置。

7.根据权利要求3所述的头端调制的内窥偏振成像系统，其特征在于：

所述检偏偏振片的偏振角度θ₂取值为范围为[0，π]，所述数据处理终端根据所述角度θ₂以及检偏齿轮与检偏传动齿轮的传动比计算检偏微型马达需要转动的角度，发送指令到运动控制器控制起偏微型马达转动到指定位置。

8.根据权利要求1所述的头端调制的内窥偏振成像系统，其特征在于：

所述的数据处理终端为计算机或者嵌入式处理系统。

9.一种采用权利要求1所述的头端调制的内窥偏振成像系统进行内窥偏振成像测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

a.将光源发出的光经过偏振发生装置起偏后照射到被测物上；

b.偏振分析装置检测经由被测物散射并经过检偏的光并由成像装置进行强度成像；

c.分别改变步骤a和b中的起偏偏振态N次以及检偏偏振态M次，拍摄MN幅被测物表面偏振图像，建立关于被测物入射光和出射光的系统方程，获得被测物表面的mueller矩阵信息。

10.根据权利要求5所述的窥偏振成像测量方法，其特征在于：所述步骤c求解被测物表面的mueller矩阵的系统方程可描述为AM′_s＝P，其中A为MN×9阶矩阵，是根据步骤c所设定的偏振发生态以及偏振分析态的组合所确定的系数矩阵，P为MN×1阶列向量，向量的每一行代表每次测量得到的偏振图像强度值，求解系统方程可以获得以9×1阶列向量代表的被测物的mueller矩阵M′_s，经过元素重新排列即可得到被测物的mueller矩阵M_s。