全脑介观神经联接研究是解析脑认知功能的神经输入输出环路结构基础、普查基因表达与细胞类型，以及绘制全景立体脑图谱的科学前沿。光学成像方法在横向方向能够达到亚微米的分辨率，并可通过多种手段实现“光学切片”的效果，具备在介观水平观测神经环路的天然优势。基于组织透明或机械切削的自动化全脑显微光学成像方法，突破了光学成像在生物组织中成像深度的限制，具有在大范围内提供介观水平精细观察的技术优势。结合各类生物样本荧光标记技术，全脑显微光学成像方法在神经环路的结构和功能的研究方面有着巨大潜力，已成为剖析全脑神经及血管网络的最佳方式。为了更全面地了解和认识这种有力的工具，总结了近年来发展的各类全脑显微光学成像方法，并展望了未来的技术发展。

激光点云数据具有测量精度高、处理效率快、三维视觉强、应用领域广等特点，将是新一代国家全球测绘数据库核心数据集之一。星载激光对地观测技术快速发展，为获取全球三维点云数据提供了可能，为构建高精度三维数字地球空间信息框架提供了一条快速有效的技术途径。首先分析了当前全球高精度三维测绘现状及面临的问题，然后给出了基于全球激光点云的三维数字地球空间信息框架快速构建的技术体系，主要包括星载光子计数体制激光点云数据探测、处理、应用等技术流程。最后分析了基于点云快速构建的三维数字地球框架的特点和优势，指出了下一步发展需要关注的主要问题和发展方向。

多光谱成像(MSI)融合了光谱技术与成像技术,可并行获取探测目标的光谱特征和空间信息。由于采用非侵入式的成像方式,该技术在生物医学领域有很多重要的应用。介绍了多光谱成像的基本原理与技术发展,并从病理研究、手术引导、生物识别等三个方面对其应用进行简要综述。

基于机器视觉的钢坯侧面形状检测系统是由面阵CCD、激光发射器、激光接收器以及工控计算机等组成。通过面阵CCD拍摄到钢坯侧面图像，经过工业控制计算机进行数字图像处理分析和计算，提取钢坯侧面边缘高度和厚度，进而通过专用软件分析出钢坯头部和尾部的形状信息，从而有效地对入口钢坯翘头扣尾的异常状态发出报警信号。将异常信号传送给外围控制系统，以实现对钢坯的控制。

A fluorescence molecular tomography system for in vivo tumor imaging is developed using a 748-nm continuous wave diode laser as an excitation source. A high sensitivity cooled charge-coupled device (CCD) camera with excitation and emission filters is utilized to obtain the excitation and fluorescence images. The laser beam performs fast raster scanning using a dual-axis galvanometric scanner. The accuracy of the laser spot position at the source window is within +-200 \mum. Based on the phantom experimental results, the spatial resolution is less than 1.7 mm, and the relative quantitation error is about 10%. In vivo imaging of a tumor-bearing nude mouse tagged with near-infrared dye demonstrates the feasibility of the system.

近红外脑功能成像技术(fNIRI)是近年来发展起来的新技术, 与心理学研究常用的事件相关脑电位检测技术(ERP)相比, 能提供电生理信号之外的与脑功能活动相关的血液动力学信息。设计了非随意注意的经典范式, 对同一组被试者分别使用近红外脑功能成像技术和事件相关脑电位检测技术检测其在实验过程中脑活动变化, 然后对两种技术检测的结果进行处理和比较分析。结果发现近红外脑功能成像技术测出的非随意注意源定位在前额叶, 与其相关P3a脑电皮层分布一致, 甚至近红外脑功能成像技术测出的源定位范围可以缩小到Brodmann46区;血液激活先于P3a并在P3a完成后显著增强的现象支持深入研究脑机理的可能性。因此, 近红外脑功能成像技术可有效地应用于脑的高级功能研究。

近红外光谱技术(Near-infrared spectroscopy, NIRS)已被广泛应用于无损大脑功能检测, 然而传统时频分析方法并不适用于非稳态、非线性的血氧信号。在视觉刺激实验中, 采集被试前额叶的血氧信号, 分别比较了傅里叶谱分析法、小波谱分析法和希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT)方法在近红外脑功能成像信号分析中应用的结果。实验表明基于希尔伯特黄变换的谱分析方法优于其它两种方法, 并且使近红外光谱研究可以采用事件相关设计的实验, 为形成近红外光谱信号分析的标准方法开辟了新的途径。

为合理描述生物组织中光子微区的扩散情况,提出在相函数中引入独立控制参量来改进现有的一般扩散近似理论。以平板结构为例,分别利用改进的一般扩散近似理论、标准扩散近似理论以及一般扩散近似理论,对光子在不同厚度中的扩散进行数值模拟,并与蒙特卡罗方法的模拟结果进行了比较,从而论证了改进的一般扩散近似理论能很好地描述生物组织中光子微区扩散。在此基础上,进一步探讨了系统参量对独立控制参量的影响。结果表明:最佳独立控制参量会随着数值孔径的增加而下降、随着光束半径的增加而增加。本研究对微区生物组织光学特性测量技术的研究具有重要的指导意义。

利用YAG激光对ZnSe/MgF2窄带滤光片进行连续辐照研究,发现滤光片的通带发生了漂移,严重时通带完全飘离使用波长,使其光学性能完全失效,即滤光片出现软损伤.根据实验结果和温度场分布,模拟了滤光片在连续激光辐照下的温度响应和光学性能失效过程,结果表明ZnSe材料的折射率温度梯度是引起软损伤的主要因素.

测量生物组织的光学参数是近红外光学检测(NIR)的主要任务之一,然而常规的近红外光学检测由于受扩散近似的限制,测量的距离一般大于2cm～3cm.本文从提高近红外光学检测空间分辨率的角度,设计了一种可用于测量生物组织局部、浅表光学参数的方法.通过使用光纤探针,实现了在微小光源-探测器间距时(<1mm)测量组织光学参数.模型实验的结果表明该方法可反映生物组织中吸收系数及散射系数的变化率.