楸树（Catalpa bungei）木材纹理通直、 材性优良、 用途广泛, 是中国特有的珍贵材树种。 研究木材重要的力学性质--抗弯性质的快速测定方法可以为楸树木材的遗传改良及加工利用提供科学依据。 以楸树无性系新品种“洛楸1号”、 “洛楸4号”和“天楸2号”为试验材料, 依据国家标准抗弯性质测试方法, 测定楸树木材抗弯强度（MOR）和抗弯弹性模量（MOE）。 利用近红外光谱（NIRs）分析结合偏最小二乘法（PLS）对新选育的三个楸树无性系的抗弯性质进行预测, 探究基于不同采谱切面、 不同预处理方法以及不同采谱点的最佳建模方法。 研究结果表明, 基于两切面平均光谱建立的抗弯强度预测模型的相关系数和相对分析误差最高为0.843和1.88, 建立的抗弯弹性模量预测模型的相关系数和相对分析误差最高为0.846和1.88。 选用两切面光谱, 预处理方法按抗弯强度模型性能排序为多元散射校正与卷积平滑结合算法（MSC+S-G）＞二阶导数与卷积平滑结合算法（2ndDer+S-G）＞一阶导数与卷积平滑结合算法（1stDer+S-G）, 预处理方法按抗弯弹性模量模型性能排序为MSC+S-G＞1stDer+S-G＞2ndDer+S-G。 使用一点采谱法建立的抗弯强度和抗弯弹性模量预测模型相关系数比五点采谱法的分别降低5.93%和2.96%。 综上所述, 近红外光谱可以用于预测珍贵材楸木的抗弯强度和抗弯弹性模量。 采用不同切面、 预处理方法和采谱点数建立的模型, 建模结果有一定差异。 得出了楸树木材抗弯强度和抗弯弹性模量的最佳建模方法。 基于径切面和弦切面平均光谱建立的抗弯强度和抗弯弹性模量近红外模型效果最佳。 MSC+S-G是最适用于楸树木材抗弯性质的预处理方法。 五点采谱法模型精度较高, 但对大量样品抗弯性质快速估算时, 可以降低采谱点数量, 仅采集中间部位即载荷加载部位一个光谱点以减少采谱工作量, 提高楸树木材抗弯性质快速评估效率。

杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国重要的速生针叶用材树种, 其木材广泛应用于建筑、 家具和船只等。 杉木心材形成较早, 心边材区别明显。 快速检测新无性系心材和边材化学组分、 细胞壁超微和显微构造等微观结构差异, 可为了解该木材心材和边材品质性状提供重要的结构特征数据。 以新培育的杉木无性系为实验材料, 采用傅里叶变换红外光谱技术, X射线衍射技术, 光学显微图像结合Image J图像分析技术, 分别对杉木无性系洋61心材与边材的细胞壁化学组分、 细胞壁纤维素结晶度及其显微构造进行了快速检测。 研究结果表明, 心材和边材红外光谱谱图中化学官能团的波数基本相同, 即主要结构相同, 其差别主要在峰强度上。 心材的红外光谱谱图中酚类和醇类化合物特征峰（1 034和1 122 cm-1）及Caryl-O伸缩振动特征峰（1 264和1 232 cm-1）的吸收强度较边材的高, 说明可能杉木无性系心材抽提物含量和木质素的交联程度高于边材。 同时采用特征峰比值法分析了三大化学组分相对含量的变化, 发现与边材相比, 心材木质素相对含量增加2%～4%左右, 纤维素相对含量减少约2%, 半纤维素含量基本不变。 通过分析X射线衍射图谱, 发现杉木心材和边材的衍射图形状基本相同, 不同的是边材的半高宽较心材的窄, 且在2θ=22.5°处边材的峰强度高于心材, 说明两者细胞壁纤维素结晶部分晶胞构造相同, 但边材细胞壁纤维素结晶程度大于心材的。 测算得知杉木心材相对结晶度为35.1%, 边材相对结晶度为43.1%, 两者在0.01水平具有显著差异。 通过光学显微镜获得杉木心边材显微图像后, 利用Image J图像分析技术快速检测到心材管胞腔面积比率和平均管胞面积均比边材的小, 即心材细胞与边材相比具有壁厚腔小的特点。 以上研究结果发现傅里叶红外光谱技术, X射线衍射技术和光学显微图像结合Image J图像分析技术可快速准确的检测杉木无性系心材和边材的微观结构特征差异。 研究结果可为后续该无性系心材和边材的物理力学品质性状评价、 细胞壁改性处理以及心材和边材的高效利用提供理论指导与科学依据。

实木地板作为一种天然环保的地面铺装材料, 得到越来越多消费者的选择, 需求量日益剧增, 而如何快速了解和检测木材材性一直是地板选材和质量检测急需解决的问题。 采用了X射线剖面密度仪和傅里叶红外光谱仪(FTIR)两种快速检测技术, 对市场上常用的进口地板材番龙眼和香二翅豆的剖面密度和化学主要组成成分进行了快速测定; 同时采用直接测量法测量了木材的基本密度值, 并将两种地板材快速测定密度值与实测密度值进行了相关性分析。 剖面密度分析结果表明, 香二翅豆的平均密度高于番龙眼的平均密度, 两种地板材质地均匀性都很好; 相关性数据表明番龙眼与香二翅豆两种地板材剖面密度的平均值与其基本密度值都具有很好的相关性, 拟合后的相关系数达到了0.983和0.981, 所有样品的两种密度的相关系数为0.991; 傅里叶红外光谱分析结果表明香二翅豆的抽提物含量要高于番龙眼, 香二翅豆木质素的特征峰I1 507/I1 425, I1 507/I1 740的高度比值高于番龙眼的, 而纤维素的特征峰I895/I1 425, I895/I1 507高度比值低于番龙眼的, 表明香二翅豆的木质素含量高于番龙眼, 纤维素含量低于番龙眼。 由此可见, X射线剖面密度仪可以快速检测出木材的质地均匀性以及预测木材基本密度值, 而FTIR可以快速检测木材化学组分相对含量的高低, 两种方法结合可以对实木地板材以及其他木材的物理化学性能进行快速检测。

针对近年来得到迅速发展的短波红外成像系统, 分析了增加激光主动照明的必要性.目前常用的激光照明匀化方案均匀性均不高, 达不到照明成像的要求.提出了连续变焦激光照明系统, 使用成像镜头把光纤端面的像直接成像在被照明表面, 照明光斑均匀.分析了变焦照明系统的设计理论, 设计了25倍变焦的短波红外激光照明系统.该照明系统的光学镜头由3组镜片组成, 由凸轮结构实现连续变焦.体积小, 结构简单, 变焦倍数大.最终实现了2~50°的照明角度连续变化.照明光斑均匀度达到92.7%.进行了野外成像实验, 对人员识别距离可达1.2 km.设计的连续变焦激光照明系统对提高短波红外成像系统的夜视能力具有较高的意义.

通过木质素基因工程能够有效降低杨木细胞壁木质素含量, 从而改善人工林杨树作为木质纤维材料的利用现状。 选取C3H基因活性抑制表达的转基因杨树和其对照组杨树为实验材料, 利用傅里叶红外光谱（FTIR）技术快速表征C3H基因表达活性降低后幼龄杨木细胞壁木质素的含量, 并结合激光共聚焦显微镜（CLSM）和组织化学染色技术原位表征木质素含量微区分布变化规律。 结果表明转基因杨树与对照组杨树红外谱图的形状和特征峰数目、 位置基本一致, 表明C3H基因活性降低并未改变杨木细胞壁主要化学成分及结构, 但I1 508/I1 379, I1 508/I1 425和I1 508/I1 740木质素特征峰高度比值结果表明转基因杨木木质素含量下降了8.2%～9.5%, 峰强度的区别说明C3H基因活性抑制表达能够改变杨木细胞壁上木质素等化学组分含量; CLSM观察发现转基因杨木木质素微区分布含量均为纤维细胞角隅>复合胞间层>次生壁, 与对照组木质素呈现相同的沉积规律, 且转基因杨木细胞壁木质素浓度低于对照组杨木; 组织化学染色的结果同样表明杨木S单体木质素均匀分布于纤维细胞壁上, 而G单体木质素微区沉积规律为纤维细胞角隅>复合胞间层>次生壁, 进一步揭示了C3H基因活性的降低并没有改变转基因杨木G和S木质素单体的沉积规律, 但对其纤维和导管壁上木质素单体含量分布有一定影响。

针对面阵探测器的靶面尺寸较小、分辨率较低，并且某些波段的面阵探测器难以制作等问题，提出基于单像素桶探测器的数字全息成像方法。该方法采用光寻址空间光调制器(OASLM)作为数字全息与计算幻影成像的中间转换器件，待成像物体的全息图作为写入光直接写入OASLM；用可以动态刷新、携带有参考矩阵编码信息的结构光作为电寻址空间光调制器的读出光读出全息图，并由单像素桶探测器探测其光强；该光强信号与参考矩阵进行关联运算，经由计算幻影成像算法得到重建全息图；再根据数字全息成像再现算法得到待成像物体的再现像。通过原理分析和模拟实验验证了该方法的可行性。

莫尔轮廓术是实现物体三维面形测量的主要方法之一，它基于莫尔条纹产生和分析技术。莫尔条纹产生方法主要有阴影法、投影法和数字合成法三种。对于数字合成法，目前通常采用低通滤波提取莫尔条纹，低频区域含有许多无用频率成分，会降低所提取的莫尔条纹的质量。通过分析参考条纹图像和变形条纹图像经相乘、相加、相减运算结果图像的频谱，比较不同滤波处理方法对提取莫尔条纹的影响，提出一种采用带通滤波提取莫尔条纹的新方法。与低通滤波相比，带通滤波可以产生衬比度更高的强度分布为标准余弦分布的莫尔条纹；此外，相加和相减运算产生的莫尔条纹之间相位相差p，明暗反转。计算机模拟和实际实验均验证了上述分析结论的正确性和该方法的有效性与可行性。

对于近场同轴数字全息在聚焦再现(再现距离精确等于实际记录距离)时，采用多重再现方法可以很好地消除共轭像的影响,但该方法没有考虑和分析再现距离与实际记录距离存在偏差时的影响。然而在实际应用中，实际记录距离难于精确测定，数字再现时采用的再现距离往往与实际记录距离存在偏差。对该方法进行了进一步的深入分析，分析发现该方法对距离偏差十分敏感，且随着距离偏差增大其共轭像消除效果会急剧下降；利用该方法对距离偏差的敏感特性，可以提高同轴数字全息自动聚焦的精准性和灵敏性。对上述结论进行了原理分析和实验验证。

在对各种广义相移干涉相移提取算法进行总结分类的基础上，提出一种利用实验可探测量对广义相移干涉相移提取算法进行比较评估的方法。基于离轴数字全息、以重建光波场中直流项和共轭像的残留量作为判据，通过定义重建光波场的信噪比，实现对不同广义相移干涉相移值提取算法的比较评估。理论分析和计算机模拟实验证明：重建光波场的信噪比越大，重建光波场中直流项和共轭像的残留量越小、提取的相移值越准确。选取六种典型的广义相移干涉算法在计算机模拟和光学实验中进行了评估和比较，其结果是一致的，证明了该方法的可行性和有效性。

传统Gabor同轴全息中的直透参考光波与衍射物光波空间重叠，因而无法实现相移干涉。针对这一问题，提出了一种在Gabor同轴全息中引入相移的数字全息方法。根据空间频谱域中不同频率分量空间分离的特点，通过在4f系统的频谱面上采用纯相位空间光调制器对空间频谱的零频分量（直透参考光波）单独进行相位调制实现相移干涉，然后利用相移干涉算法得到再现像。理论分析和实验结果表明，基于4f系统的Gabor同轴相移数字全息方法可以在保留Gabor同轴全息光路简单、受环境振动和空气扰动影响小、对光源相干性和记录器件空间分辨率要求较低等优点的基础上，消除直流项和共轭像的影响，提高了再现像质量。