Метод, использующий нейронные сети для обнаружения или восстановления состояний поляризации по данным о фотонах.Нейросетевая поляриметрия — это вычислительный метод, использующий машинное обучение для определения состояния поляризации света по очень малому числу зарегистрированных фотонов. Традиционная поляриметрия требует измерения интенсивности света при нескольких ориентациях фильтра, что для статистической точности требует большого числа фотонов. Когда доступно лишь несколько фотонов — например, от слабого астрономического источника или при быстром измерении — восстановление становится шумным или невозможным с помощью классических методов. Нейронные сети, обученные на смоделированных или калиброванных данных, способны распознавать тонкие закономерности в разреженных отсчётах фотонов и извлекать информацию о поляризации, которая в противном случае была бы потеряна.
Применение нейронных сетей в поляриметрии возникло в 2010-х годах, что было обусловлено прогрессом в глубоком обучении и потребностью в более быстрых и чувствительных поляриметрических измерениях в таких областях, как биомедицинская визуализация и астрономия. Нет единого изобретателя; метод развивался благодаря вкладу нескольких исследовательских групп.
Метод обычно включает нейронную сеть, которая на входе получает сырые события регистрации (например, число фотонов в различных поляризационных каналах) и на выходе выдаёт оценки параметров Стокса, описывающих состояние поляризации. Сеть обучается на большом наборе данных смоделированных регистраций фотонов с известными состояниями поляризации, изучая статистическое отображение от разреженных данных к лежащей в основе поляризации. После обучения она может обрабатывать новые измерения в реальном времени, фактически «видя невидимое», извлекая информацию из шума.
Метод используется в биомедицинской визуализации для анализа структуры тканей по рассеянному свету, в дистанционном зондировании (например, в лидарах) для различения водяных и ледяных облаков, а также в астрономии для измерения поляризации слабых объектов, таких как нейтронные звёзды или экзопланеты.
Нейросетевая поляриметрия способна восстановить поляризацию всего по нескольким десяткам фотонов, тогда как классическим методам потребовались бы тысячи.
| A | переменная | Вектор поляризации — polarization vector |
| Δ | переменная | Амплитуда поля — амплитуда В/м |
| e_x | переменная | Единичный вектор вдоль оси x — единичный вектор |
| e_y | переменная | Единичный вектор вдоль оси y — единичный вектор |
| i | оператор | Комплексное число, квадрат которого равен -1 — мнимая единица |
