高等学校实验教学承担着培养学生实践能力、创新能力和综合素质的重要任务。传统的实验教学模式在实验内容设置和安排上缺乏对学生自主研究、深度参与及提高综合能力的考虑,因而不利于学生个性和创新精神的养成。以《光电仪器电子学实验》课程为例提出了线上线下双反馈一体化的混合式实验教学模式。通过线上线下双反馈一体化的实验教学模式,可以形成一个发现问题、及时反馈、调整实验教学方案、跟踪评价并持续改进的闭环教育过程,有效提高学生学习的自主性、积极性,提高学习效果。

番茄植株在生长过程中受病虫害的侵染, 将导致番茄减产和种植户的经济效益降低, 该研究用高光谱技术结合化学计量学方法, 实现了番茄叶片斑潜蝇虫害的快速识别。 搭建了简易的高光谱成像系统, 包括光源单元、 高光谱图像采集单元和数据处理单元, 用该系统获取番茄叶片的高光谱图像, 对高光谱图像进行校准, 并从每一幅图像中提取光谱信息。 分别采用了光谱角匹配(SAM)分析方法和光谱红边参数判别分析(DA)方法识别番茄叶片斑潜蝇虫害。 在SAM分析中, 对高光谱数据进行了归一化预处理, 以消除多余信息, 增加样品之间的差异。 比较了以不同番茄叶片样品的反射光谱作为测试光谱时, 虫害识别效果的差异, 当以受到斑潜蝇侵染的番茄叶片的平均反射光谱作为测试光谱时, 虫害识别的正确率较高, 达到96.5%。 在光谱红边参数判别分析中, 从光谱数据中提取了红边位置、 红边振幅、 最小振幅、 红边面积、 红谷位置和红边振幅/最小振幅6组红边信息, 利用判别分析方法建立番茄叶片斑潜蝇虫害的判别模型, 比较了距离判别、 Fisher判别、 Bayes判别分析方法的判别效果, 使用距离判别分析建模的判别正确率最低, 判别正确率为88.0%, 使用Fisher判别分析建模的效果最佳, 判别正确率为96.0%。 研究结果表明, 采用高光谱技术识别番茄叶片斑潜蝇虫害具有可行性。

甜瓜的品种多样, 富含多种营养成分, 甜瓜种子品种不纯将对甜瓜生产造成一定危害, 研究采用种子的叶绿素荧光光谱结合反射光谱的分析方法鉴别甜瓜种子品种, 以甜瓜品种“一特白”、 “一特金”、 “京蜜7号”、 “京蜜11号”、 “伊丽莎白”为研究对象。 构建了甜瓜种子品种鉴别光谱系统, 包括激发光源单元、 光谱数据采集单元和数据处理单元, 使用该系统获取不同品种甜瓜种子的光谱数据。 对光谱数据分别进行一阶导数(first derivative, FD), Savitzky-Golay(SG) 平滑, FD结合SG平滑预处理。 采用主成分分析(principal component analysis, PCA)方法降低光谱数据的维数, 提取主成分。 使用两种不同分组方法将样品按照3∶1的比例分为训练集和验证集, 并分别采用Fisher判别和Bayes判别分析方法建立甜瓜种子品种的判别模型。 本文比较了仅使用叶绿素荧光光谱与使用叶绿素荧光光谱结合反射光谱建立判别模型的判别结果, 结果显示, 使用叶绿素荧光光谱结合反射光谱建模的判别结果优于仅使用叶绿素荧光光谱建模的判别结果, Fisher判别分析和Bayes判别分析的验证集样品品种的判别正确率均达到98.0%。 研究结果表明, 采用叶绿素荧光光谱结合反射光谱鉴别甜瓜种子品种具有可行性。

在使用角锥棱镜前对其进行检测，选取误差较小的棱镜是一项关系到整个测量工作结果的重要任务。因此，提出一种用哈特曼波前传感器全面检测角锥棱镜角度误差和面形误差的技术方案，从理论上分析了哈特曼法的测量原理，深入研究了光经过角锥棱镜后的波面重建，给出了波面特征与角锥棱镜误差参量之间的关系。在试验中验证了这种方法的正确性和可行性。