将分子成像技术和高光谱技术相结合, 研制了基于AOTF(Acousto-optic Tunable Filters)的分子高光谱成像系统。 系统由显微镜、 分光仪、 CCD镜头、 图像数据采集卡和计算机等几部分组成。 在综合考虑各功能部件的性能及相互的制约关系的基础上, 分析了系统的性能指标, 系统的光谱范围从550～1 000 nm, 可采集200个波段, 空间分辨率可达0.061 5 μm, 光谱分辨率可达2 nm, 当CCD工作在积分模式下采集速度可达到2.612 5 s·B-1, 当CCD工作在非积分模式下可达到约0.11 μs·B-1。 由于受系统光源和光路中透镜及传感器性能的影响, 采集到的图像数据需要进行预处理, 文中提出一种空间维和光谱维联合校正的灰度校正系数算法, 并给出算法的具体实现。 以白血病的血液作样本, 通过对比校正前后的单波段图像、 伪彩色图像和光谱曲线, 说明校正算法的有效性, 为后续的光谱图像数据分析提供了有效的数据。

将成像技术和光谱技术相结合，再配合显微镜技术，研制了基于AOTF（acoustooptic tunable filters）的分子超光谱成像系统.使用该系统采集了正常、糖尿病和EPO(erythropoietin,促红细胞生长素)药物治疗的大鼠视网膜组织切片的分子超光谱图像数据.通过对正常组、糖尿病组、药物治疗组共30例样本的分子超光谱图像数据进行处理，获得了3组样本的单波段图像和伪彩色合成图像，并提取了各组样本外核层的典型透射光谱曲线.从图像上分析各组ONL (outer nuclear layer, 外核层)的厚度，由大到小依次为正常组、治疗组、糖尿病组，由于糖尿病会引起视网膜外核层细胞凋亡和厚度减少，实验结果表明经EPO治疗后可增加视网膜外核层的厚度.从光谱上分析各组的透射强度，糖尿病大鼠视网膜外核层组织在550~1000 nm光谱范围内的透射强度整体高于正常组，经EPO治疗后，透射强度介于正常组和糖尿病组之间；通过光谱相似性分析，治疗组与正常组之间的光谱相似性高于糖尿病与正常组.实验结果表明EPO能减少视网膜外核层细胞凋亡，对糖网病大鼠有一定的疗效.因而分子超光谱成像系统可以作为一种新的手段，辅助科研人员对糖网病的发病机理和致盲原因及药物疗效进行研究.

设计出一种基于AOTF(acousto-optic tunable filters)的分子超光谱成像系统(MHSI)。 整个系统由显微镜、 分光计、 CCD镜头、 数据采集卡和计算机等几部分组成。 系统的光谱范围为550～1 000 nm, 可采集225个波段, 光谱分辨率优于2 nm, 空间分辨率达到0.3 μm。 由于系统的光源对样本的光谱有较大影响, 本文提出了灰度校正系数算法对数据进行相应的预处理, 并对系统进行辐射校正, 实验结果表明经过预处理后消除了光源的影响, 能更真实的反映样本的生化特征。 本系统不仅能提供物体在可见光范围的单波段图像, 而且能获得图像中任意像素的光谱曲线, 实现了光谱技术与成像技术的结合, 可广泛应用于生物医学, 临床医学, 材料学, 微电子学等学科领域。

建立了光纤传像元件与光电阵列器件的匹配耦合模型，引入变动因子反映像素光纤排列的不确定性，进行了光纤耦合传像特性的仿真研究.针对9×9 μm2光敏元的阵列器件，分析了光纤传像元件结构参数变化对系统分辨率的影响，在光纤直径约为光敏元尺寸1/3时获得了相对经济合理的匹配结构，表明光纤耦合数码系统设计时必须考虑优化匹配问题.仿真结果还解释了系统的图像输出存在条纹和局部结构背景的原因，给出了相应的数值分析方法.

“嫦娥一号”卫星的有效载荷激光高度计通过测量发射与接收信号之间的时间间隔，获得星一月距离数据.本文分析了背景辐射功率、倍增因子与激光高度计最佳信噪比之间的关系，并利用积分球进行了不同背景辐射功率下的信噪比试验，验证了背景辐射功率以及雪崩二极管倍增因子对接收系统信噪比的影响.结果表明，在不同的背景辐射功率条件下，存在不同的最佳倍增因子，使接收系统获得最大信噪比.

进入21世纪后，我国的天然气消耗量飞速上升，目前国内输气管道总长 度已经达到2.4万公里，预计2010年底将达到3.6万公里。如此绵长的输气管道，随着管道设施的老化、地质结 构的变化、地质灾害的发生，天然气的泄漏在所难免。通常天然气管道的泄漏量一般大约要占输气总量的 10%。天然气管道泄漏对经济发展、大气环境和社会安全带来了负面影响，因此必须积极开展各种天然气管道 泄漏监测技术的研究。本文首先介绍了国内外基于机载平台的天然气管道泄漏监测技术的研究现状，然后阐 述了两种主要机载天然气监测技术的工作原理，在分析比较两种技术优缺点的基础上，提出了适合我国国情 的机载天然气管道泄漏监测的技术方案，并报道了与此方案相关的基础性研究内容。

使用自行研制的推帚式显微高光谱成像系统采集了正常、白血病人血液涂片的显微高光谱图像数据。通过对正常、白血病人血液显微高光谱数据进行处理,获得了人血液的单波段图像,并提取了部分血液细胞的典型透射率光谱曲线。分析这些曲线发现,病变细胞透射率普遍高于正常细胞,特别是在541.3nm附近透射率高出了50%左右。通过对血液涂片的图像和光谱特征进行分析表明,经过一定的改进,可以将显微高光谱成像系统作为一种新的检测手段,辅助医学研究人员对人血液进行分析。

舌体分割是实现中医舌诊现代化的一个前提工作,分割质量直接影响舌象诊断的性能.然而由于舌的生理特征比较复杂,舌的形态以及舌与嘴唇的连接各不相同,使得舌体分割比较困难.本文采用超光谱成像系统代替数码相机采集舌图像,并借鉴光谱角度匹配算法,发展了基于超光谱图像的舌体分割算法.这一算法通过光谱角度匹配算法将超光谱舌图像立方体转换成光谱角度立方体,然后采用一维脉冲波形的边沿信息检测出边缘信息,最后实现了舌体的分割.试验表明,这种基于超光谱图像的舌体分割算法可以较为准确地将舌体分割出来.

针对中医舌诊现代化中使用彩色或灰度图像进行舌纹分析困难的问题,采用高光谱成像系统代替数码相机进行舌图像采集,并提出基于Gabor滤波器的舌纹分析算法.这一算法充分利用高光谱舌图像图、谱两方面的信息进行舌纹分析,并根据特征向量之间归一化的距离对部分典型舌纹进行初步分类.在对474例具有典型舌纹的高光谱舌图像的分类中,除了在来蛇纹与去蛇纹、四直纹与曲虫纹、太阳纹和龟纹、左右撇纹和锯齿纹之间有一定的误分外,整体具有较好的分类精度.这些分类结果表明,基于高光谱图像的舌纹分析方法明显优于基于灰度图像的舌纹分析方法.

A scientific goal of the moon exploration project is to perform elemental analysis on the moon surface. The assuming of using laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) for this goal has been put forward. The laser plasma used by LIBS is sensitive to the surrounding atmosphere and the moon has very low ambient gas pressure on the surface, so the study of the LIBS capabilities at the low pressure was carried out.