可见/近红外光谱技术是土壤成分检测的有效工具。波长筛选对可见/近红外模型土壤属性的预测精度有重要影响。以宁夏吴忠地区75个水稻土样为研究对象, 利用可见/近红外光谱技术采集土壤样品光谱, 采用SPXY(Sample set partitioning based on joint X-Y distance)方法选取了校正集和预测集样本, 比较了分别采用 Savitzky Golay平滑(SG smoothing)、多元散射校正(Multiple scatter correction,MSC)、标准正态变量变换(Standard normal variate,SNV) 3种预处理方法对光谱数据处理后建立土壤碱解氮偏最小二乘法模型和原始光谱数据建模的效果。在此基础上, 分别采用遗传算法(Genetic gorithms,GA)、连续投影算法(Successive projections algorithm,SPA)、竞争性自适应重加权算法(Competitive adaptive reweighted Sampling, CARS)、随机蛙跳(Random frog, RF)进行波长筛选, 最后应用偏最小二乘法建立基于不同波长筛选方法的土壤碱解氮含量预测模型。研究表明, 由于仪器性能稳定, 样品的颗粒度比较小和均匀, 本次实验原始光谱数据建模效果最好; 各种波长筛选方法均可有效减少参与建模的波长数, 且连续投影算法优于全谱建模, 所选波长数仅为全谱波长数的1%, 其预测决定系数(R2)、预测均方根误差和相对分析误差值分别为0.726, 3.616, 1.906。这表明连续投影算法可以有效筛选水稻土碱解氮敏感波段, 为土壤碱解氮传感器开发提供技术支持。

为获得目标和场景的偏振信息, 基于线偏振片和声光可调滤波器(AOTF)设计了一套高光谱偏振成像系统。文中从AOTF的工作原理出发分析其偏振等效关系, 随后给出了探测系统的具体结构, 并对其光学系统的各元件进行了合理的参数配置。最后, 利用设计的成像系统对林地背景中的涂覆三种不同颜色涂层的铝板进行了高光谱偏振成像实验, 获得了场景的高光谱信息和偏振信息, 并通过数据处理得到涂层与背景之间的强度对比和偏振对比特性。结果表明: 涂层与自然背景的偏振特性存在一定程度的差异, 对于不同自然背景中的目标, 通过选择与背景特性差异较大的若干波长或波段, 利用合适的探测方式进行探测, 有利于实现快速准确的目标识别。

可见光/近红外光谱模型是土壤属性预测的有效工具。波长优选在光谱建模过程中起着重要作用。文中首先利用从安徽省涡阳县采集的130个砂姜黑土土壤样本获得可见光/近红外光谱, 然后利用平滑与多重散射校正联合的光谱预处理方式消除光谱中的无关变量和冗余信息以提高模型预测结果的相关性, 再利用SPXY方法挑选建模集样本, 分别利用连续投影算法和遗传算法进行波长优选, 最后利用留一法进行交互验证建立有机质含量的主成分回归模型。研究结果显示: 连续投影算法和遗传算法都可以有效地减少参与建模的波长数并提高模型的准确度, 尤其是遗传算法能够更好地提高土壤有机质含量预测精度, 其相关系数、预测均方根误差和相对分析误差分别达到0.931 6, 0.214 2和2.319 5。通过合适的特征波长选取, 不仅计算量可以大大减少, 预测精度也会有效提高。

基于Mie散射理论计算获得烟幕对337 μm太赫兹波的衰减特性，并与其对传统的1.06 μm激光、3~5 μm和8~12 μm的热红外波段的衰减特性进行了对比。结果表明：石墨烟幕对337 μm太赫兹波的质量消光系数比其他波长和波段小1~2个数量级。选取两种不同粒径的石墨烟幕在上述波长和波段上分别进行消光特性实验，获得了两种烟幕在各波长和波段上的质量消光系数。实验结果表明：两种烟幕对337 μm太赫兹波的质量消光系数均小于0.045 m²/g，且远小于其他探测波长和波段，说明波长更长的太赫兹波具有更强的穿透烟幕的能力。

将激光诱导击穿光谱技术与双谱线定量分析方法结合对土壤中镁元素进行分析,选取镁(Mg)元素的383.8 nm原子谱线和823.5 nm离子谱线作为分析线。对21个不同浓度的土壤样品,根据原子、离子谱线强度与镁(Mg)元素浓度值分别建立定标曲线,相关系数分别为0.911和0.888。针对分析结果采用双谱线定量分析方法对21个土壤样品建立定标曲线,相关系数提高到0.950,检测限为0.008%。根据定量模型对9个验证样品的浓度进行预测,相对误差为0.41%～5.32%,平均误差为1.84%。

为了研究伪装涂料8-14 μm波段的平均发射率在不同季节的取值范围, 结合太阳辐射, 植被温度以及气温的一日变化, 建立目标及单一植被背景在晴朗天气情况下不同季节的一日辐射温度变化模型.以合肥地区为例, 分别以春分、夏至、秋分、冬至四个节气的日气候状况代表春夏秋冬四季的气候特征, 采集该地区在四个节气近五年的日值气侯数据, 对覆盖不同发射率伪装涂料的目标以及植被背景在四个节气中从6时到22时的辐射温度变化进行模拟.获得目标和植被背景的日辐射温度变化数据, 计算不同覆盖发射率值的伪装涂层时的目标和背景的欧氏距离和伪装效率.利用欧氏距离和伪装效率对目标的伪装效果进行分析.当欧氏距离最小时目标与植被背景红外特征最接近, 春夏秋冬欧氏距离最小时的发射率值依次为0.58、0.33、0.41、0.86；以参考目标与背景的辐射温度差控制在4K以内为实现隐身的标准, 春夏秋冬伪装效率最高时的发射率值依次为0.6、0.3、0.4、0.9.

鉴于在制备过程中存在介质层厚度的随机扰动, 计算了远红外窄带滤光片厚度的鲁棒性。结果表明: 当随机度小于0.05时, 窄带滤光片全向带隙和带隙率变化不大, 但缺陷层的透射率只有原来的1/3左右; 当随机度大于0.1时, 随着厚度的随机扰动逐渐增大, 窄带滤光片的全向带隙和带隙率都逐渐减小; 当随机度达到0.2时, 窄带滤光片的第一个全向带隙消失, 第二个全向带隙向短波方向偏移明显, 缺陷层的透射率也只有原来的1/3左右; 当随机度达到0.5时, 窄带滤光片的两个全向带隙全部消失。制备了一种远红外窄带滤光片, 其结果较好地验证了厚度的随机扰动对滤光片的影响。

研究了一种检测激光光斑照度分布的新方法.该方法应用图形化编程语言LabVIEW驱动USB摄像头采集激光光斑图像，经计算机处理后可获得其光斑灰度三维分布图及光斑照度三维分布图，并可实时查看各像素点准确的照度值.系统设计软件各项参数可灵活设置.该方法可以动态地采集光斑信息并进行处理,具有实时性.