在基于近红外光谱法的无创血糖测量领域, 受人体皮肤状态波动的影响, 血糖预测模型无法长时间使用, 极大地限制了该方法在临床上的应用。 皮肤血流灌注是与人体生理状态密切相关的参数, 直接影响着皮肤中水分的流动, 它还难以像温度、 压力那样借助外部手段进行控制。 在皮肤光谱的测量中, 血流灌注会通过水分的迁移间接影响真皮层的厚度, 并使得光谱产生较大变化。 借助蒙特卡洛模拟方法仿真了在1 000~1 700 nm波段真皮层厚度变化±30 μm时三层皮肤的漫反射光强、 光子穿透深度与平均光程, 研究了真皮层厚度变化后的光谱变化规律。 对两个光源-探测器距离下的衰减度进行差分, 用于消除真皮层厚度变化的影响, 对1 000~1 700 nm的波长均给出了适宜的差分测量距离。 发现1 200 nm波长附近, 当真皮层厚度变化时, 漫反射衰减度在每个测量距离下的变化都非常小, 因此是较适宜的测量波长。 而对于水的吸收峰1 450 nm附近的波长而言, 漫反射衰减度随着光源-探测器距离的增加而变大, 且在一定范围内急剧变化; 因此, 应避免选择这些光源-探测器距离。 对于常用的血糖测量波长1 200、 1 300及1 600 nm波长而言, 光源-探测器距离可选在小于0.1 cm或大于0.4 cm的范围, 此处漫反射衰减度变化随着光源-探测器距离变化较缓慢, 采用差分处理可较好地消除真皮层厚度变化对光谱的影响。 考虑到不同光源-探测器距离下对应的真皮层光子百分比不同, 可选择主要对应于真皮层的光源-探测器距离, 该工作采取80 %真皮光子百分比为界限。 综上, 综合现有仪器能达到的测量精度水平, 对于1 200、 1 300和1 600 nm波长, 可选择0.03~0.1 cm范围内的两个光源-探测器距离进行差分测量, 可以较好地抑制真皮层厚度变化的影响, 从而有效减小皮肤血流灌注变动的影响。

为了降低贡梨自身尺寸差异造成其可溶性固形物含量预测模型的精度不高问题,采用近红外漫反射光谱技术和偏最小二乘回归算法,建立近红外光谱模型和尺寸通用模型,进行了理论分析和实验验证,取得了小果、中果、大果3个尺寸等级的局部尺寸模型和尺寸通用模型,预测了不同尺寸等级贡梨可溶性固形物含量的数据。结果表明,局部尺寸模型预测自身等级的贡梨可溶性固形物含量的效果好,预测其它等级的效果差; 通用模型预测小果、中果、大果的预测相关系数分别为0.892、0.937、0.889,预测均方根误差分别为0.524 、0.417、0.551,通用模型无论预测哪一个尺寸等级的贡梨都有较好的结果。尺寸通用模型能够减小尺寸差异带来的不良影响,适用于检测不同尺寸等级的贡梨可溶性固形物含量。

黏膜组织病变的早期诊断和治疗是遏制黏膜组织癌变的有效手段。利用光谱检测技术，以实时、在体、无创的方式检测黏膜组织细胞的形态变化引起的光学特性改变，通过合理算法进行客观分析，可实现低成本大规模黏膜组织病变的筛查。为了提高面向黏膜组织病变诊断的光谱检测系统的灵敏度和特异性，开发了一套亚扩散域漫反射与荧光联合光谱测量系统，实现对不同深度黏膜组织的漫反射光谱和自体荧光光谱的高效采集，进而通过对光谱信息进行特征抽取，实现黏膜组织病变的快速筛查和恶性肿瘤等级的实时诊断。为了评估所开发系统的性能，开展了仿体实验、离体组织实验和在体实验：仿体实验证明了系统具有良好的测量稳定性；离体组织实验证明了该系统对离体组织具有优异的分类能力(不同类型组织的分类精度>98%，同类组织不同部位的分类精度>74%)；在体实验初步验证了该系统在黏膜组织诊断和分类领域中的应用潜力。

应用紫外-可见光（UV-Vis）漫反射光谱与拉曼光谱对海水大珠母贝养殖的具有不同金色深浅的珍珠（以下简称“金珠”）的光谱特征进行研究。结果表明，金珠对应的UV-Vis 漫反射光谱中在约360 nm、280 nm 处存在特征吸收峰，且360 nm处吸收强度与金珠的金色饱和度呈正相关性，360 nm与280 nm 两处的吸收强度存在负相关性，即：珍珠表面呈现的金色越深，360 nm 处吸收越强，280 nm处吸收越弱；反之，金色越弱，360 nm 处吸收越弱，而280 nm处吸收越强。其次，分别以405、532、785 nm波长的激发光源进行珍珠拉曼光谱检测。在同一激光波长下，随着激光能量的增加（0.05%~100%），谱图中约1086、705 cm^-1处，特别是100~300 cm^-1区间归属珍珠中生物文石的特征峰位渐显且峰强渐增。同时，在405 nm与532 nm 激光光源下，珍珠的拉曼光谱中约1300~1600 cm^-1区间可见两处较宽的拉曼峰。上述两处特征峰随着激光能量的增大，拉曼峰的强度也随之增大且发生定向的频率位移。此外，在激光能量较低时，拉曼谱图中约1086 cm^-1处文石的特征拉曼峰强度明显高于珍珠中自身有机质导致的荧光峰强。随着激光能量的提升，激光束对珍珠样品表面的辐照破坏愈加明显。该研究工作可为当前金珠颜色的形成属性及仿金珠的鉴定提供理论与技术支撑，同时对于拉曼光谱在其他类宝玉石的检测鉴定中具有一定的借鉴意义。

古陶瓷是历史的遗存, 具有不可再生性, 因而理想的古陶瓷分析技术应该是无损的。 为客观、 有效地对古陶瓷窑口进行无损鉴定, 提出了一种基于紫外、 可见光和近红外的多波段漫反射光谱无损鉴定方法。 针对传统单一波段古陶瓷窑口鉴定对目标特征描述不足的问题, 即在可见光波段区域, 漫反射光谱数据可反映古陶瓷的颜色特征, 但在同一窑口烧制的陶瓷也会有不同的颜色属性, 仅仅根据可见光波段的漫反射反射率来鉴定窑口来源是不合理的, 在紫外与近红外波段, 古陶瓷内部分子与此波段光发生作用后的漫反射光谱数据, 可反映古陶瓷携带的丰富样品结构和物质属性信息, 结合紫外与近红外光谱漫反射光谱数据可有效提高特征的表达, 因此提出利用紫外、 可见光和近红外的多波段特征提取方法。 在实验过程中, 基于多波段线性特征融合窑口平均鉴定准确率为92.9%, 相比于单波段的窑口鉴定平均准确率91.1%提高了1.8%, 实验结果验证了所提多波段方法相对单波段方法的有效性; 在特征提取过程中, 常用小波变换对光谱信号进行处理, 但由于古陶瓷漫反射光谱波信号在紫外、 可见光与近红外波段形波动大, 频率变化大, 因此, 在小波基的选取上存在很大困难, 提出利用自适应时频分析特征提取方法, 其特点是可自适应分配不同频率子波本征模态函数, 通过选择合适的本征模态函数来提取古陶瓷不同波段的光谱特征, 但在分解过程中存在过分解现象, 即虚假的本征模态函数, 将所有样本与分解的本征模态函数的平均相关系数和平均方差贡献率作为选择本征模态函数的标准, 实验结果表明, 随着分解阶次的递增平均相关系数和平均方差贡献率递减, 当分解阶次为4时, 相关系数和方差贡献率都为0.30, 但当分解阶次为5时, 相关系数和方差贡献率仅为0.15和0.18, 因此选择4阶分解, 用于不同波段的特征提取; 所提取的特征给与分类器进行分类时, 不同波段的特征对分类的准确率贡献不同, 因此在此基础上, 计算不同光谱特征的散布矩阵, 利用类内与类间散布矩阵的迹, 计算特征融合时不同波段特征的权重, 自适应分配权重并进行非线性特征融合, 权重越大, 表明该类特征对鉴别的贡献越大, 非线性特征融合时, 平均鉴定准确率为94.5%, 相比于线性特征融合鉴定平均准确率92.9%提高了1.6%; 其中分类器采用k最近邻分类器对来自不同窑口的古陶瓷进行无损分类识别。 通过客观定量地将该方法与同类方法进行对比, 朱旭峰等利用非线性特征融合方法, 窑口平均鉴定准确率为86.97%, 该方法比其高7.53%。 刘峰等采用基于协方差阵进行特征级融合多波段方法, 窑口平均鉴定准确率为89.63%, 该方法比其高4.87%。 实验结果表明所提方法有效、 可行, 可作为古陶瓷窑口鉴定的有效辅助鉴定方法。

This study assessed whether there was a scattering spectral marker quantifiable by reflectance measurements that could indicate early development of hepatic steatosis in rats for potential applications to pre-procurement organ evaluation. Sixteen rats were fed a methionine-cholinede ficient (MCD) diet and eight rats were fed a normal diet. Direct assessment of the liver parenchyma of rats in vivo was performed by percutaneous reflectance spectroscopy using a single fiber probe at the beginning of diet-intake and arbitrary post-diet-intake times up to 11 weeks to render longitudinal comparison. Histological sampling of the liver over the duration of diet administration was performed on two MCD-diet treated rats and one control rat euthanized after reflectance spectroscopy measurement. The images of hematoxylin/eosin-stained liver specimens were analyzed morphometrically to evaluate the lipid size changes associated with the level of steatosis. The MCD-diet-treated group (n=16) had mild steatosis in seven rats, moderate in three rats, severe in six rats, and no other significant pathology. No control rats (n=8) developed hepatic steatosis. Among the parameters retrieved from per-SfS, only the scattering power (can be either positive or negative) appeared to be statistically different between MCD-treated and control livers. The scattering power for the 16 MCD-diet-treated livers at the time of euthanasia and presenting various levels of steatosis was 0.33±0.21,in comparison to 0.036±0.25 of the eight control livers (p=0.0189). When evaluated at days 12 and 13 combined, the scattering power of the 16 MCD-diet-treated livers was 0.32±0.17, in comparison to 0.10±0.11 of the eight control livers (p=0.0017). All of four MCD-treated livers harvested at days 12 and 13 presented mild steatosis with sub-micron size lipid droplets, even though none of the MCD-treated livers were sonographically remarkable for fatty changes. The elevation of the scattering power may be a valuable marker indicating early hepatic steatosis before the steatosis is sonographically detectable.

针对皮肤胆固醇无创检测的迫切需求, 设计了一种基于微型光谱仪的便携式和智能化的皮肤漫反射光谱实时测量系统。 配制毛地黄皂苷—辣根过氧化物酶共聚物溶液, 利用毛地黄皂苷可与皮肤胆固醇分子中的羟基特异性结合和辣根过氧化物酶能与TMB试剂(主要成分为3,3’,5,5’-四甲基联苯胺)反应显色的特性, 实现皮肤胆固醇的高灵敏和高特异的识别与指示, 并通过测量反应后颜色的变化程度来定量皮肤胆固醇的浓度。 以与人体皮肤结构相近的猪皮肤为实验对象, 采用萃取法获得梯度浓度的胆固醇样本, 利用上述光谱测量系统检测样本内的胆固醇浓度来验证该方法的可行性。 实验结果显示, 相对漫反射率能够区分不同浓度的胆固醇样本, 在特征单波长(442, 450和463 nm)处和特征波段442~500 nm内, 漫反射率强度因子均可以定量反映样本内的胆固醇浓度, 经线性拟合, 判定系数R2分别为0.960, 0.959, 0.958和0.958。 研究结果表明, 使用漫反射光谱技术可以实现皮肤胆固醇的快速无创检测, 将其应用于动脉粥样硬化性疾病风险评估, 对于该类疾病的防控具有重要意义。

近来, 一种产自老挝的新型印章石（俗称“老挝石”）涌进国内市场, 对我国印章石市场造成一定影响, “老挝石”的研究尚处于起步阶段, 对其颜色成因的研究更为缺乏。 采用漫反射光谱（DRS）结合X射线粉晶衍射（XRD）、 红外光谱（FTIR）、 X射线荧光光谱（EDXRF）等测试对红色“老挝石”的矿物成分和致色机理进行深入研究。 结果显示, “老挝石”的主要矿物成分为地开石, 并含有少量高岭石, 化学成分中的Fe含量和“老挝石”红色色调呈正相关关系, 即颜色越深Fe的含量越高。 铁质矿物呈微晶集合体浸染分布于地开石的颗粒间, 由于其含量低、 粒度细小, 常规的微区测试方法无法确认其种属。 相比之下, 漫反射光谱对微晶铁矿物的鉴定十分有效, 对可见光波段漫反射光谱处理得到导数等, 在土壤沉积物中已经被用来定量测定针铁矿和赤铁矿。 该研究中“老挝石”基体与土壤沉积物均为粘土矿物, 可以用漫反射光谱来判定“老挝石”中铁矿物种属。 漫反射光谱一阶导数法显示, 其谱峰位于565～570 nm, 由此确认铁矿物的种属为赤铁矿。 微晶赤铁矿分布于“老挝石”矿物颗粒间, 使样品产生红色, 赤铁矿含量越高, 红色调越深。