采用蒙特卡罗模拟技术对血管组织在可见光波段的多光谱成像进行建模仿真，通过分析不同血氧饱和度下血液后向散射功率的绝对值、相对值、绝对差值和对比度，并考虑可能的干扰因素，优选出适合内窥环境下使用的450 nm、525 nm、630 nm和660 nm 4个成像波段。基于4个优选的成像波段展开了血氧饱和度检测的实验验证。在血管仿体组织上的实验结果表明，在95%的置信水平下，血氧饱和度的检测偏差为1.24%。研究结果验证了利用四波段进行内窥组织血氧饱和度检测的可行性。

组织血氧饱和度（StO2）是检测组织和血液中血液灌注和血液氧合变化的重要指标, 在临床及日常监测中具有重要意义。 高光谱成像以其非接触、 光谱信息丰富等优点, 成为一种评估StO2的新兴手段, 然而高光谱成像设备造价昂贵且操作复杂, 限制了其使用环境及发展。 传统工业相机获取皮肤组织的RGB图像空间分辨率高、 但其光谱分辨率低, 若能提高光谱分辨, 则其实现高精度生理参数测量成为可能。 提出了一种基于RGB图像高光谱重建的StO2评估方法。 该方法基于深度学习方法构建了从RGB图像到皮肤组织高光谱图像的重建模型, 获得了高物理可靠性皮肤组织高光谱图像, 并利用改进的朗伯比尔模型, 实现了区域StO2评估。 采用普通可见光相机与高光谱相机通过捆绑实验同时采集了49位受试者处于不同血液灌注状态下手部的RGB图像与高光谱图像作为数据集。 在对高光谱图像进行降维去噪的基础上, 根据含氧血红蛋白、 脱氧血红蛋白的特征光谱选取了450～600 nm（含31个光谱通道）波段作为重建光谱波段, 构建了基于深度学习的皮肤组织高光谱重建神经网络模型。 实验结果表明, 重建模型获得的皮肤反射光谱与高光谱相机直接采集的反射光谱曲线具有较高的一致性, 测试集中二者的平均绝对误差（MAE）为0.009 38, 均方误差（RMSE）为0.0148 1。 之后对重建模型得到的区域StO2测量结果与高光谱相机得到的测量结果二者的相似性进行了定量评估, 测试集样本中两种方法生成StO2空间分布图的二维相关系数均处于可靠范围内（大于94%）, 表明了本文提出的基于可见光图像高光谱重建的StO2评估方法具有较高的可靠性。 该研究利用普通彩色相机实现了区域StO2评估, 为各种疾病的临床诊断和监测提供了一种简单低成本的StO2监测方法。

针对峰谷值法在低灌注下血氧饱和度测量准确度较低的缺点, 采用了一种基于卷积建模测量血氧饱和度的改进方法。该方法基于脉搏波具有周期性和稀疏性的特性, 通过对光电容积脉搏信号特征与其卷积信号特征进行分析, 使用其卷积信号代替脉搏信号测量血氧饱和度。实验结果表明, 提出的改进方法与峰谷值法在正常灌注指数下测量结果相近, 且在低灌注指数至 0.2%的条件下, 峰谷值法平均偏差和准确度分别为 5.304和 3.296, 改进方法的平均偏差和准确度分别为 1.224和 1.443, 改进方法的测量精度更高、稳定性更好, 为人体血氧饱和度测量提供了一种有效途径。

建立了小鼠原位肝癌模型，利用活体荧光成像系统激发的荧光信号对肿瘤进行了定位，通过光声显微成像系统观察了正常肝小叶、肿瘤中心和癌旁的微血管结构特征和血氧功能。结果表明，正常的血管分布均匀、分化良好，而肿瘤的血管分布不均匀且混乱，分支直径增加，更适合低氧环境。光声技术在研究肝细胞癌方面展现出巨大的潜力，可以为肿瘤抗血管生成治疗和诸多肝脏相关疾病的诊断提供更深入的见解。

为使人工制备的结构色实现色调精确调控制备以及更高的饱和度，分别以硅片和带有275 nm厚二氧化硅层的硅片为衬底，采用自组装法制备平面六角密堆积结构二维有序模板，通过磁控溅射方法在其上沉积不同厚度的金薄层（沉积时间为20 s、80 s和120 s），再利用532 nm脉冲激光后处理的方式，研究不同衬底及激光后处理过程对结构色薄膜呈色性能的影响。结果表明：镀膜时间相同，激光扫描速度减小，反射光谱中心波长发生蓝移；扫描速度相同，镀膜时间增加，在较低扫描速度下，中心波长先发生蓝移，再向长波方向发生红移，增大激光扫描速度时，样品反射光谱峰位整体出现轻微的蓝移趋势；此外，衬底添加二氧化硅层后，其他参数不变的情况下，样品除色调发生明显改变外，其颜色饱和度也得到明显提高。

生物柴油的原料多元化，制备出的生物柴油理化特性也大不相同，因此其污染物排放特性需进一步研究。本文利用基于消光法标定的激光诱导炽光技术来测量一系列生物柴油的碳烟体积分数，以探究含氧生物燃料与传统柴油掺混后的基础碳烟排放特性。结果表明，纯含氧生物燃料的碳烟体积分数峰值较低，仅为传统柴油的7.1%~30.5%。碳烟的形成随着生物柴油掺混比例增加而呈下降趋势，与含氧燃料掺混传统柴油的碳烟排放特性一致，而不饱和度较高的生物燃料更倾向于更多的碳烟排放。生物柴油产生的粒径颗粒相对较小，比传统柴油小了大约9.5%~41.3%。碳烟颗粒物形貌方面，生物柴油与传统柴油均呈现出团簇结构，而高饱和度的生物柴油产生的碳烟颗粒粒径相对较大，但数量密度较低。

运用彩色图像色调、饱和度、强度（HSI）模型的H分量进行彩色图像阈值分割是一个新的彩色图像阈值化方式。考虑到H分量是一个圆形直方图，将圆形直方图断开为线性直方图，然后采用线性直方图阈值分割法进行阈值选取是一种有效途径。在信息论中，信息能量是Shannon熵的对偶，首先引入线性概率分布的累积分布信息能量概念，基于此来确定圆形直方图的断点；然后给出线性直方图上的信息能量阈值法，并基于此实现H分量圆形直方图的阈值选取。相比于基于对数运算的Shannon熵阈值选取准则，基于平方运算的信息能量阈值选取准则具有表述简单、运算速度快的优点。

光声功能成像利用动静脉血在光学吸收谱上的差异，通过多波长光声激发与探测来获得生物组织内血氧饱和度的空间分布，为医学研究与疾病诊断提供了重要的功能信息。 受限于压电传感器的超声探测灵敏度，小型化光声成像技术的血氧饱和度测量误差大，功能成像能力难以满足医学需求。针对这一问题，提出利用分布反馈布拉格光纤激光器作为敏感元件对微弱光声信号进行探测，利用两正交激光模式之间的拍频来读取超声引起的扰动。通过光学放大有效克服激光器的频率噪声，从而获得活体脑组织和直肠内壁血管的高空间分辨率的功能成像结果。