指纹的唯一性和终身不变性使得指纹可以验证一个人的身份信息, 在生物识别领域具有广泛的应用。 汗潜指纹对紫外线有着特殊的反射、 散射以及荧光特性, 所以可以利用紫外波段对汗潜指纹进行提取, 并且不污染现场和目标样本。 目前对紫外波段的指纹提取已经有着广泛的研究, 但对指纹随时间变化的研究较少, 一般都是通过化学方法测量汗潜指纹成份含量的变化。 研究发现, 指纹各个组成成份的紫外光谱特性不同, 且这些成份随时间的挥发程度也不一致, 利用多通道紫外成像系统对汗潜指纹进行凝视成像, 发现各通道成像DN值随时间推移的变化程度并不一样, 可通过研究各通道DN值的变化对指纹进行时间分析。 首先, 利用紫外光谱仪和氙灯, 对汗液、 酒精、 食用油等几种手指容易接触的物质的反射光谱进行研究, 得到了这些物质的反射光谱特性。 然后, 针对这几种类型的指纹, 研制了一套多通道紫外成像设备, 分别在240~280 nm(通道1)、 320~340 nm(通道2)以及340~420 nm(通道3)三个紫外通道对其进行凝视成像, 得到清晰的指纹图像, 将指纹图像嵴线上码值最高的10个点的平均值进行比较, 得到不同通道DN值与时间变化的关系。 实验结果发现, 汗潜指纹在紫外波段具有良好的成像特性, 其成像DN值随时间的推移逐渐降低, 其中240~280 nm的通道1中三个指纹在第七天的成像DN值分别降为第一天的0.62, 0.60和0.59; 320~340 nm的通道2中三个指纹在第七天的成像DN值分别降为第一天的0.57, 0.61和0.60; 340~420 nm的通道3中三个指纹在第七天的成像DN值分别降为第一天的0.56, 0.63和0.58。 实验结果表明, 不同类型的指纹在紫外波段的光谱特性并不一致, 成像DN并不相同, 且随时间的变化规律也不一样, 但指纹成份的挥发具有一定的规律, 成像DN值从第一天到第七天降低至60%左右, 可以一定程度上反映指纹的挥发性质。 结合紫外多通道成像系统, 可以很好的研究指纹的变化规律, 为刑侦探测中指纹研究提供了一个重要的手段。

采用蒙特卡罗方法对水云下大气的偏振态分布进行了仿真分析,所建立的水云大气环境在紫外360~400 nm波段的偏振度响应最大。采用紫外-可见光偏振成像技术对同一视场下的楼房、云和天空进行了偏振成像实验,并用霍夫变换分割方法对图像中的每个区域进行了统计分析,发现观测区域内无云区与云区的偏振角均值相对差为1.6%,偏振度均值相对差为-14%,证明了大气偏振角较偏振度稳健。紫外光和可见光在对云目标的偏振观测中存在互补性,采用拉普拉斯金字塔图像融合技术能够提高对大气目标的探测能力,验证了大视场高分辨紫外-可见光偏振成像技术在大气探测中的可行性和有效性。

针对化学方法会破坏指纹样本的问题,提出了一种紫外成像的光学方法。基于氨基酸和尿素的相对浓度关系以及散射光谱曲线理论,推导了指纹在不同紫外波段的辐亮度比值与时间关系的数学模型。搭建了一套紫外多光谱成像设备,在3个紫外波段对指纹进行了无损提取。对不同波段指纹图像的DN值进行反演分析,得到了不同波段的DN值之比与指纹遗留时间之间的关系。实验结果表明:各紫外波段的DN值之比仅与时间有关,与指纹个体差异无关。指纹老化曲线拟合的表达式与推导的数学模型一致,验证了紫外多光谱成像对指纹遗留时间评估的可行性,为无损指纹测龄提供了一种重要的分析方法。

尖端放电是物体尖锐处产生的一种放电现象, 它属于一种电晕放电, 在避雷针、 静电除尘等技术中有着广泛应用。 目前对尖端放电的研究主要集中在放电强度方面, 而对其光谱方面的研究并不多, 研究发现尖端放电在紫外波段具有强烈的辐射。 利用Comsol软件对尖端放电的电离特性进行仿真, 结合数学物理模型分析了放电辐射光谱及辐射强度, 发现其辐射强度随时间的变化先增加后减小, 并可根据N2+的分布强度估算紫外波段的辐射强度。 通过研制一套紫外面阵多光谱成像系统, 对尖端放电进行了三个紫外光谱通道的成像, 实验结果表明, 尖端放电的辐射光谱在240～340 nm波段之间都有分布, 且在315～340 nm之间分布最强。 同时得到尖端放电的紫外辐射强度随着尖端距离的增加而减小, 并与成像积分时间成一定的线性关系。 发现在同一通道, 线性斜率随尖端距离的增加而减小。 通过对尖端放电三个紫外光谱通道的成像码值反演成辐射能量, 得到辐射能量与尖端距离, 尖端电压以及积分时间之间的关系, 验证了尖端放电的数学物理模型, 为深入研究尖端放电的紫外特性提供了有力的支撑依据。

随着我国电力技术的迅猛发展, 因电弧/电晕放电造成高压设备损坏、 高压线传输损耗的问题愈加引起重视。 完成了电弧/电晕目标在200～1 000 nm的光谱特性测量, 发现电弧电晕光谱强度分布主要集中在200～400 nm紫外波段。 提出了使用紫外面阵成像技术用于探测研究电弧/电晕的方法, 通过一套自制的紫外面阵成像系统, 成功实现了对高压电弧/电晕目标进行的实验室内紫外成像, 以及氙灯积分球辐射定标与目标反演。 实验结果表明, 该套紫外面阵成像系统可用于对电弧电晕放电进行实时检测。 该研究验证了电弧/电晕的紫外辐射特性, 在距离2 m处得到反演后的6 kV电弧的紫外240～280 nm波段的辐照度为3.39×10-5 W·cm-2, 为深入开展电弧/电晕的紫外特性研究提供强有力的依据。