Розроблено метод та систему діагностики підповерхневих щарів двокомпонентних біологічних структур на основі вимірювання та аналізу орієнтаційних та фазових зображень матриць Мюллера оптично тонких зразків. Метод діагностики доповнено класифікаційним аналізом інформативних ознак мюллер-матричних зображень. Система діагностики має розширені функціональні можливості за рахунок введення підсистеми підтримки прийняття рішення. Виведено нечіткі моделі підтримки прийняття рішення та оцінено достовірність діагностики онкопатології шийки матки за допомогою розробленої системи.