散射介质的Mueller矩阵背散射光强的二维空间分布包含了散射介质的一些固有属性,如粒径、折射率、吸收系数和散射系数等,故Mueller矩阵被人们称之为“光学指纹”。因此,Mueller矩阵成像在大气、海洋、生物医学等领域具有极大的应用前景。实际上,Mueller矩阵光强的二维空间分布是散射介质背向散射光中所包含的偏振光的强度分布。偏振度是描述散射光偏振态的重要参量,因此,测量背散射光的偏振度对研究Mueller矩阵成像具有重要的意义。　　本文主要研究散射介质的背散射光偏振度特性与Mueller矩阵成像两部分内容。　　在散射介质的背散射光偏振度特性研究中,基于Stokes矢量,通过测量以线偏振光和圆偏振光入射时脂肪乳剂后向散射光的偏振度,研究了532nm、650nm和780nm三个波长的光与散射粒子粒径为325nm的脂肪乳剂溶液作用后,其后向散射光的偏振度特性。研究结果表明,对于入射线偏振光,780nm波长后向散射光中的线偏振光成分多于圆偏振光成分,而532nm波长则相反;对于入射圆偏振光,三个波长后向散射光中的圆偏振光成分均多于线偏振光成分;532nm波长的总偏振度高于650nm和780nm两个波长各自的总偏振度;线偏振光的保偏性优于圆偏振光的保偏性,但偏振光在散射介质中的穿透深度较小。因此,后向散射成像技术适用于物体表层成像,而且选择波长略大于粒径的线偏振光可以提高成像质量。　　在Mueller矩阵成像研究中,首先,在理论上采用Mie散射理论分析光在散射介质中的传输规律,得出不同入射光波长下不同粒径粒子的散射系数和背散射条件下Mueller矩阵的表达式,并给出Mueller矩阵背散射光强的二维空间分布的理论计算结果。然后,再从实验上进一步研究不同散射介质的Mueller矩阵成像性质。采用倾斜入射并垂直接收的实验装置,得到16组入射光和出射光的强度组合,再通过Stokes-Mueller的关系得到Mueller矩阵图像,并将实验结果与理论计算结果进行对比分析。结果表明:在偏振度不低于一定值的前提下,散射系数越大图像花瓣就越清晰;随着入射光倾角的增大,Mueller矩阵的对称性及单个元的对称性逐渐下降;Mueller矩阵最后一行和最后一列的元的分布由入射圆(线)偏振光出射线(圆)偏振光的保偏性决定;对于固定的粒径,波长越小,Mueller矩阵图像出现的花瓣较多。　　本文的研究成果对Mueller矩阵成像的应用具有指导意义。