大量的训练样本可有效缓解模型过拟合，从而提高分类效果。在初始标记样本较少的情况下，开展借助不同尺度的同质区快速扩增大量高精度训练样本的实验，并利用初始标记样本和扩增样本训练支持向量机（Support Vector Machine, SVM）分类器，实现对高光谱数据的有效分类。该方法在Pavia University、Salinas和Indian Pines三种高光谱数据上均能获得大量高精度的训练样本，分类精度分别达到99%、99%和97%以上。实验结果表明，扩增的大量伪标签样本可以有效训练SVM分类器，提高分类效果。

在介质中传播的光的吸收系数、散射系数、各向异性因子和折射率可以用于介质物理与化学特性的检测，因此，这四种参数的反演方法研究非常重要，但目前缺乏能够同时识别这四种参数的算法。针对该问题，提出利用多个角度激发的漫反射光信号增加信息的丰富性，并通过残差神经网络实现浑浊介质吸收系数、散射系数、各向异性和折射率识别的方法。通过蒙特卡罗模型模拟了各种条件下的漫反射光信号，对所提方法进行了验证。在仿真过程中，考虑光纤大小和发散角，并在漫反射光强信号中加入不同等级的噪声以提高网络的泛化能力和抗噪性能。结果表明，当信噪比为40 dB时，所提方法对浑浊介质的吸收系数、散射系数、各向异性因子以及折射率的识别结果的平均相对误差分别为8.6%、4.6%、1.7%和0.9%，验证了所提方法的高精度。

提出了一种新的基于图像相关处理的图像动态光散射纳米颗粒粒度测量方法。该方法采用图像法测量纳米颗粒动态光散射空间分布信号，以很短时间间隔拍摄两幅动态光散射信号空间分布图，再用二维相关算法对这两幅图像进行处理，获得对应衰减时刻的相关系数，根据相应衰减时刻的粒径-相关系数曲线求得纳米颗粒的粒度。与传统动态光散射测量方法相比，将测量时间从百秒级缩短到微秒级，数据处理时间也缩短到毫秒级。对79、482和948 nm 三种不同粒径的标准颗粒进行实验，测量结果误差小于7％，可以实现纳米颗粒粒度测量的实时在线。

作为重要的大气污染物，CO 气体浓度的变化是衡量大气污染状况的重要指标。针对大气污染组分CO 高灵敏红外光谱测量需要，研究了高分辨红外光谱特性参数精确测定方法，采用室温工作、窄线宽分布反馈式(DFB)半导体激光器作为检测光源，精确测量了CO 气体在1.56 μm 附近的高分辨吸收光谱，利用Voigt 线形模型对吸收谱线进行拟合，获取了CO 分子各吸收线的中心波长、谱线强度、压力自加宽系数等参量，并与理论结果进行了比较。

基于谐波检测的调制光谱技术可以实现气体浓度的高灵敏检测,而最佳分析性能的实现依赖于系统调制参数 的优化。研究了基于谐波的红外激光调制光谱信号特征,分析了调制参数与谐波特性的对应关系,针对 典型的红外半导体激光光谱气体检测系统开展了实验研究与验证分析,获取了不同调制信号电压的谐 波信号特征,分析确定了系统最佳调制参数。

为实现烟叶原料焦油和烟碱的快速检测, 分别用烟丝(111个)和烟末(204个)样品建立了原烟卷烟主流烟气中焦油和烟碱的近红外模型, 研究表明两种样品状态均能建立其近红外速测模型, 且烟气烟碱的校正模型较好。用烟末建立的焦油和烟碱的校正模型略好于用烟丝建立的模型, 其内部交叉验证均方差(RMSECV)分别为 0.211和 1.90, 烟丝内部交叉验证均方差(RMSECV)分别为 0.257和 2.04。并对样品量较大的烟末模型进行了外部验证, 2个模型预测值与标准值的平均相对偏差分别为 5.13和 5.93, t-检验表明预测值和标准值之间没有显著性差异, 且系统精密度良好, 可以用于大量样品的快速检测。

提出了一种基于动态光散射原理的图像法测量纳米颗粒粒径的新方法，采用面阵CCD数以万计的像素同时并行测量处于布朗运动的纳米颗粒空间分布的动态散射光信号，对测得的信号进行数据处理，得到了纳米颗粒粒径。对27、79、482、948 nm 4种不同粒径的纳米标准颗粒进行了实验研究，针对面阵CCD拍摄帧率远低于光电倍增管测量频率的特点，采用质量分数为55%高粘度甘油水溶液作为分散介质，在CCD拍摄帧率为8290 frame/s时，27 nm颗粒的测量误差从以水为分散介质时的15.1%降至1.9%。与目前动态光散射纳米颗粒测量方法相比，该方法大幅度减少了测量时间，仅为现有方法的1%以下，并可大幅度简化测量装置。

设计了大视场眼底自适应成像系统, 用于扩大现有视网膜自适应成像系统的视场。对人眼等晕角视场下的自适应像差校正成像进行分析, 确定了波前探测与成像校正两个过程对视场的不同要求。在共光源像差探测及成像光学系统中, 采用切变视场光阑的方式先后在波前探测和自适应校正成像过程中进行小-大视场切换, 避免了大视场中眼波像差探测失真问题, 使成像区域由200 μm扩展到500 μm。利用人眼等晕角大视场使眼底液晶自适应成像系统在不降低成像质量的前提下将成像区域扩展了2.5倍, 大幅提升了该自适应成像系统在临床上应用的可行性。

合成孔径雷达(SAR)图像的分割是SAR图像理解的基础。结合Nystrm采样技术和图谱理论，提出了一种改进的SAR图像高效快速谱聚类新算法。该算法引入矩阵扰动分析理论，构造适用于SAR图像的自动确定类数准则；在分析比例参数对谱聚类算法影响的基础上，依据SAR图像的整体结构特征，构造了比例参数的自适应邻域估计方法；根据SAR图像中每个像素的灰度值和空间位置，构造出更能描述SAR图像本质结构的相似函数，进而给出改进的谱聚类算法；将这种新的谱聚类算法应用于仿真实验和实际SAR图像分割中,并与传统谱聚类方法进行了比较。

文章提出准周期一维光子晶体的概念，把一维时域有限差分方法用于一维二元准周期光子晶体构成镜像耦合结构的窄带滤波特性设计研究。数值结果表明，用此结构能实现窄带滤波。进一步研究表明，要实现同一波长的滤波，在其他条件不变时，耦合层的折射率越大，则镜像耦合层厚度越小；在耦合层介质一定时，耦合层厚度决定窄带的位置与带宽；在其他条件一定时，入射角大小决定窄带的位置，入射角度越大，窄带位置越向短波方向移动。