四次测量型全Stokes参数偏振仪的参数优化方法

摘要

本发明公开一种四次测量型全Stokes参数偏振仪的参数优化方法，通过耦合四次测量型全Stokes参数偏振仪的4×4测量矩阵和理想模型的4×4矩阵的优化方法，得出延迟器的一系列优化延迟量和快轴方向，实现四个强度测量，然后通过代数算法反演得到入射光的四个Stokes参数。本发明可实现四个Stokes参数的噪声方差最小化，后三个Stokes参数的噪声方差等量化。以往的优化方法仅针对高斯噪声进行优化，因此四个Stokes参数仅对高斯噪声具有免疫力。本发明可有效提高偏振探测精确，增强偏振信息的高信噪比，拓展偏振探测应用领域；在天文观测、空间探测、地球遥感、机器视觉及生物医学诊断等领域具有潜在的应用价值。

主权项

四次测量型全Stokes参数偏振仪的参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：四次测量型全Stokes参数偏振仪的偏振调制元件包含沿入射光向依次设置的一个或多个延迟器、一个固定的线偏振器，其中一个或多个延迟器用一个4×4Muller矩阵M_R表示，M_R的各元素为延迟器的延迟量和延迟器的快轴方向的函数，固定的线偏振器用另一个4×4Muller矩阵M_P表示，M_P的各元素为常数；四次测量型全Stokes参数偏振仪的4×4Muller矩阵M＝M_P×M_R；通过改变延迟器的延迟量和快轴方向四次，得到四个不同的4×4Muller矩阵M；然后提取每个矩阵M的第一行作为系统4×4测量矩阵W的每一行，建立四次测量型全Stokes参数偏振仪的4×4测量矩阵为公式(1)$W=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cccc}1& A_{\mathrm{1,2}}& A_{\mathrm{1,3}}& A_{\mathrm{1,4}}\\ 1& A_{\mathrm{2,2}}& A_{\mathrm{2,3}}& A_{\mathrm{2,4}}\\ 1& A_{\mathrm{3,2}}& A_{\mathrm{3,3}}& A_{\mathrm{3,4}}\\ 1& A_{\mathrm{4,2}}& A_{\mathrm{4,3}}& A_{\mathrm{4,4}}\end{array}\right]---\left(1\right)$其中，矩阵W的每一行代表一次测量对应的参数，且每一行后三列元素均是延迟器的延迟量和延迟器的快轴方向的函数；已知对高斯噪声和泊松噪声均具有免疫力的理想模型的4×4矩阵为公式(2)：$W^{*}=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cccc}1& 1/\sqrt{3}& 1/\sqrt{3}& 1/\sqrt{3}\\ 1& -1/\sqrt{3}& -1/\sqrt{3}& 1/\sqrt{3}\\ 1& -1/\sqrt{3}& 1/\sqrt{3}& -1/\sqrt{3}\\ 1& 1/\sqrt{3}& -1\sqrt{3}& -1/\sqrt{3}\end{array}\right]---\left(2\right)$建立使矩阵W后三列元素逼近矩阵W*后三列对应元素的优化评价函数，得到每次测量分别对应的延迟器的延迟量和快轴方向。