利用周期性结构纹理图像独特的频谱分布,设计出一种基于频谱特征的周期性结构参数检测方法,搭建了静态图像检测和实时采集检测系统,对织物密度进行多次检测实验。检测结果表明,相对误差小于1%的比例达到96.7%,平均误差比现有算法降低了约36%,单帧图像检测时间约为150 ms,适用于工业检测场景。将所提方法应用于纸张计数、木材纹理检测、微结构阵列检测等实际应用领域,实验结果表明,基于频谱特征的周期性结构参数检测方法的准确度较高,适用范围广,检测效率高。

现如今一种商家称为“象骨”的工艺品在珠宝市场上十分普遍,仅用常规技术无法准确鉴定,为弄清此类工艺品的材料属性,本文通过宝石学常规测试、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、X射线荧光光谱(EDXRF)等技术手段,分析其谱学特征,并与象牙进行了比较。研究结果表明:此类工艺品材料折射率RI:1.55±,呈较强蓝白色紫外荧光,具有断续平直的微裂纹。FTIR、Raman、EDXRF分析揭示由生物成因磷酸钙和胶原蛋白类有机物构成,含主要微量元素Al、Zn、Sr,物质组成与象牙相似。以无勒兹纹,缺少微量元素Mg、Si,主量元素Ca和P含量高于象牙,红外吸收光谱1500～1700 cm-1之间指示胶原蛋白酰胺键C-O、C-H伸缩振动,及N-H面内弯曲振动的吸收峰明显弱于象牙等特征,可与象牙相区分。据其表面微裂纹、折射率以及物质组成等特征推断为骨制品。由于尚无象骨标准物质及特征数据做比对,笔者认为下一步通过市场调研掌握其产地、供货渠道、生产过程等真实来源信息是更准确鉴定此类工艺品材料的关键。

首先从理论上计算出了染料(DCM)掺杂液晶激光器的泵浦阈值能量为9.2×10-7 J, 从而选定了最适合的泵浦光源, 并在此基础上设计了相应的泵浦光路。 通过检测输出激光的光强和波长, 从光栅周期、 外加电场两个方面着手对激光器的输出光谱进行了特性研究, 结果表明, 通过改变光栅周期就可以实现出射激光波长在100 nm范围内(585～685 nm)的调谐, 符合理论计算值。 与此同时, 通过施加外加电场也可以实现出射波长的调谐, 虽然调谐范围较小, 但是也实现了输出激光强度的调谐, 强度调谐幅度高达90.2%。 染料掺杂液晶激光器的波长和光强双向可调谐特性, 大大拓展了其在全光网络通信的应用前景。 但是, 当电场从0 V·μm-1增加到20 V·μm-1时, 出射激光的线宽也从0.4 nm增加到了1.5 nm, 在激光器的可调谐应用中也应注意线宽的变化。

广西河池市所产的软玉主要颜色是白色、 青白色, 少量墨绿色和黑色, 是近两年才出现的品种, 但是在市场上却占有不小份额, 与其他产地相比, 本区大部分软玉质地干, 油脂光泽弱, 且多数不透明, 没有“水线”, 常具有白色或者灰白色条带状包体以及褐色或者黑色“花瓣”状包体, 市场上直接以“花瓣玉”进行销售。 通过常规测试、 拉曼光谱(Raman)、 X光粉晶衍射(XRD)等测试, 研究结果表明: 广西河池软玉折射率为1.616～1.632, 样品相对密度平均值为2.895, 紫外荧光下样品均显示为惰性; 样品的玉质部分和条带部分拉曼谱峰与标准软玉拉曼峰基本一致, 主要峰值集中在225, 370, 676, 1 029和3 677 cm-1, 拉曼光谱和XRD测试表明玉石中的白色条带状包体的矿物组成依然为软玉, 但是与周边玉石部分的软玉有不同的排列方式和颗粒大小, 因此肉眼观察显示出条带状, 并与正常玉石部分相比具有不同的颜色和透明度特征; 经测试和计算发现研究样品结晶度平均值为0.963, 大于新疆软玉样品的结晶度平均值0.843, 与青海软玉结晶度0.96相近, 反映出该区软玉的结晶程度较高, 晶体颗粒相对较大的特征, 预示其结晶过程冷却缓慢的特点, 样品的结晶度好且同时颗粒排列比较不规则, 造成玉石整体透明度下降。 LIBS测试软玉中铍/硅强度比(IBe/ISi)显示新疆软玉为0.003～0.008, 青海软玉为0, 辽宁软玉为0.004～0.006, 韩国软玉为0.1～0.16, 俄罗斯软玉为0.03～0.05, 广西河池软玉与青海软玉相同为0。

提出了光学检测聚丙烯酰胺溶液的方法, 利用TU-1901/1900双光束紫外可见分光光度计、 IRPrestige-21傅立叶变换红外光谱仪测量5~600 mg·L-1浓度范围内聚丙烯酰胺溶液的透射光谱, 研究了其在波段190~900 nm和400~4 000 cm-1的光谱特性, 进行了其浓度的反演分析。 研究表明: 聚丙烯酰胺溶液在200~300 nm和400~920 cm-1, 2 986~3 684 cm-1范围存在较强吸收特性, 其透光度在220 nm, 2 623 cm-1处有一定的线性关系; 在紫外波段基于2, 3和4个透光度测量值反演其未知浓度的计算误差最大值分别为6.98%, 2.34%和0.79%。

为了得到夜晚目标的真实色彩信息，设计了三波段真彩色夜视系统，并阐述了其工作原理。根据满月条件下月光的光谱特性，结合典型目标的光谱反射特性和S25+光电阴极的光谱响应特性，采用对比度反转最大原则，综合考虑人眼的光谱光视效率特性，提出了三波段真彩色夜视技术的光谱分割方法。依据光谱匹配的理论计算结果制备了滤光片，并对滤光片的光谱透过率进行了测量。利用制备的滤光片进行了实验并提出了一种三波段夜视图像彩色融合方法，实验表明：提出的光谱分割方法能够较好地还原目标的真实色彩。

土壤污染已成为威胁全球人类生存的重大战略性问题。据统计, 中国至少有1/5的耕地受到重金属污染, 总面积达2 000万ha。由土壤污染引发的食品安全问题、人类健康问题、生态环境问题愈演愈烈, 污染程度有逐年加重的趋势。及时有效地治理污染土壤已成为学者们关注的重点。化学淋洗法是较为有效的污染土壤修复方法, 但土壤淋洗过程组分流失现象不可忽视, 因为这可能在去除土壤污染物的同时, 导致土壤肥力下降、理化属性改变或土壤生态功能的彻底丧失。土壤淋洗过程淋溶组分的光谱特性研究, 可以为污染场地修复工程提供决策参考, 对于恢复土壤生态功能具有重要的指导意义, 但目前来看这方面的研究还略显欠缺。本研究以乙二胺四乙酸(EDTA)为淋洗液, 通过异位柱淋洗实验研究铅/镉复合污染黄土淋洗过程中的组分淋失特性, 主要包括黄土盐基离子、黄土养分、粘土矿物和有机质。借助X射线衍射(XRD) 和扫描电镜 (SEM) 分析淋洗过程对黄土粘土矿物的影响, 同时跟踪识别淋洗液中可溶性有机质 (DOM) 的三维荧光光谱 (3D-EEM) 特性。研究表明: EDTA对污染黄土的淋洗过程能够造成组分淋失。淋洗过程结束的240 min时, EDTA对铅和镉最终淋洗率分别为49.86%和62.25%。盐基离子中的Na离子和黄土养分中的硝态氮最易淋失, 淋洗过程对黄土粘土矿物的影响基本可以忽略。反应前期(10 min) 淋洗液中最先出现的是类富里酸类物质(Eex/em=240～250/320～340, Eex/em=260～290/450~470);到淋洗中期 (60 min) 类胡敏酸类物质荧光峰(Eex/em=290~320/430~490) 开始出现, 同时类富里酸荧光峰(Eex/em=240/320)有减弱趋势;反应后期(120和240 min) 荧光峰强度均明显降低, 这反映了淋洗液中荧光组分组成特性差异。光谱联用技术可以有效表征污染黄土淋洗过程淋失组分特性差异。

为了将高光谱遥感技术应用到生态恢复监测, 采用ASD Fields HH便携式野外光谱仪测量半干旱草原区内蒙古和林格尔县不同生态恢复阶段优势植物物种的高光谱数据, 通过ViewSpecPro软件对原始光谱数据进行降维和去噪等处理, 进行原始反射率、 一阶微分分析, 采用排序软件Canoco 4.5进行去趋势典范对应分析。 结果表明, 生态恢复早期的优势植物物种为狗尾草、 小叶锦鸡儿, 生态恢复5年的优势植物物种为猪毛菜、 小叶锦鸡儿, 生态恢复后期的优势植物物种为樟子松、 猪毛菜, 与实测结果一致。 DCCA分析结果表明, 生态恢复早期植被的冠层光谱值, 特征波段主要为短波光, 且各物种光谱值差异较大; 生态恢复5年主要受1 000～1 050 nm波段反射率影响, 生态恢复后期主要受1 040～1 075 nm波段的近红外反射率影响。 采用DCCA方法能够直观反映不同生态恢复阶段优势物种的光谱特征。

积雪含水率是雪层中液态水的含量, 也是积雪出流、 产流的关键指标, 对积雪含水率的研究对春季融雪产流及融雪型洪水有现实意义。 借助美国ASD地物光谱仪和Snow Folk积雪特性仪获取原始数据, 并利用SPSS19.0和Excel等统计软件对数据进行分析、 处理, 并利用这些数据进行制图、 数据综合, 建立雪表层的地物光谱特征预测模型。 结果表明: 积雪的光谱特征曲线由于在可见光和近红外由于吸收呈现出若干波谷; 地物光谱特征与积雪表层含水率存在负相关关系, 且随着波长的增加这种负相关关系变化明显, 并在可见光和近红外形成三个相关关系的极小值; 构建雪层含水率的地物光谱反射率模型, 可见光范围内, 在350 nm时的模型精度较高, 能够达到75.9%, 预测值和实测值拟合程度高, 在近红外波段内, 1 204 nm建模的模拟精度最高。

利用超低频电磁探测技术开展煤田隐伏断层超前探测研究目前仍处于探索阶段, 但该技术在煤矿生产设计方面具有较强的实际意义。 本文首先通过实地布设测线, 采集超低频电磁探测信号, 利用小波变换对超低频信号进行频谱分析, 去除高频噪声; 然后, 分析横穿断层的测线剖面图, 进行地质解译, 研究隐伏断层的超低频频谱特征; 最后, 结合研究区地质和地震资料, 对比验证矿区断层构造的特征与分布。 结果表明: 超低频电磁探测能快速探明隐伏断层信息, 是一种辅助探测煤田隐伏断层的有效方法。