利用蒙特卡罗模拟和光密度算法评估线扫描成像系统对被测样品内部缺陷的检测性能。首先，引入三维体素分割方法，实现对内部缺陷不规则组织边界的精细划分，以改善传统蒙特卡罗方法难以准确模拟复杂组织的光学传输问题；分析了仪器参数对光子在组织内部的穿透深度、探测器的探测深度和表面漫反射率的影响，确定了最佳的参数配置；最后，利用光密度算法评估了系统对不同大小和深度缺陷的检测性能。仿真结果表明，在光源入射角为15°、光源-探测器距离为1 mm的条件下，线扫描成像检测系统能够兼顾光子探测深度和表面反射率；对于大（a=2 mm，b=3 mm，c=1 mm）、中（a=2 mm，b=2 mm，c=1 mm）、小（a=2 mm，b=1.5 mm，c=1 mm）三种尺度的椭球体缺陷，系统的缺陷深度检测限分别为3.5 mm、3 mm、2.7 mm。本研究结果为面向水果等农产品内部缺陷检测的线扫描成像系统的参数优化和性能评估提供了理论依据。

为研究光密度空间分布的规律, 分析了近红外光经过人体组织时的漫射路径, 研究了基于近似漫射解的组织血氧饱和度算法, 提出了检测光密度空间分布的方法并搭建系统进行测试。结果表明: 不同波长的近红外光在手臂组织中有不同的光密度空间分布, 对于波长为850、940 nm的近红外光, 光密度空间分布的线性区分别在20~40 mm、20~35 mm。传感器中光源到探测器的距离应选择在光密度空间分布的公共线性区。研究结果对探究组织中光密度的空间分布和设计组织血氧传感器结构具有指导意义。

研制了一种新型光谱感光仪，其特点是宽光谱 (340 nm~900 nm)，大曝光面 (202 mm×90.5 mm)，且面上具有多阶梯光强；制备具有 18级光密度值的高精密阶梯光楔板，每个台阶的光密度值误差不大于 0.01；根据光源的光谱特性镀制滤光膜，消除光栅二级光谱。自动控制采集系统采用 LabVIEW与 PLC一体机开发，水平方向采用光栅位移传感器构成闭环控制，波长定位偏差小于 0.05 nm；竖直方向采用线性补偿方法，高度位置偏差小于 0.05 mm。仪器能够自动测量光楔板上不同波长不同光强区域的单位面积光功率，用快门控制曝光时间，在宽光谱范围内对感光材料进行一次曝光。在显影定影后，用光密度计测量其光密度值，根据国标 (GB10557-89)绘制出感光材料某一确定光密度值的光谱灵敏度曲线。

基于近红外光谱法对组织内的异质体进行无创检测时, 光源-探测器(S-D)相对于异质体的位置对检测效果有着重要影响。 为实现对组织内异质体的快速定位, 该研究基于一源多探的检测结构针对不同水平位置、 不同深度和不同直径的异质体进行光密度分布有限元分析, 计算各探测器之间的差分光密度差异。 仿真实验结果表明, 根据多探测器形成的差分光密度差异曲线可快速定位组织内异质体的水平位置。 曲线的高斯拟合特征量与异质体的水平位置、 深度和直径有着强相关性。 基于差分光密度差异曲线可以实现组织内感兴趣区域的快速定位, 对采用近红外光谱法的组织肿瘤检测、 光学脑功能成像等领域的源-探位置放置提供重要参考, 提高其检测精度。

分析了白色光阻材料在不同温度、不同厚度和不同化学品浸泡下色度值、分辨率和附着力的变化情况。验证了白色光阻材料在OGS（One glass solution）触摸屏生产中的工艺条件。首先, 关注白色光阻材料的光密度值（OD值）、分辨率、耐化性、耐高温性能以及在不同厚度下白色光阻材料的色度变化。然后对白色光阻材料和触摸屏制作工艺进行工艺整合, 提出了采用白色光阻加黑矩阵的双层结构, 可以保证白色光阻材料的OD值, 防止后面的金属线被透视出来, 其中白色光阻的厚度控制在15 μm, 黑矩阵的厚度在1.2 μm。在后续的Photo工艺时, 调整工艺参数, 加大了PR的厚度并加大曝光显影时间, 成功解决了这种高段差造成的金属线Open和Remain问题, 并采用OGS工艺制作了白色光阻触摸屏样品。

为了测量视网膜血氧饱和度，本文设计一种以商业眼底相机为平台的双波长视网膜血氧测量系统。该系统将商业眼底相机输出的视网膜像进行二次成像，同时采集含氧血红蛋白和还原血红蛋白的等吸收波段和非等吸收波段图像。对获取的双波长图像进行图像配准、血管分割、光密度比计算等一系列运算，最终完成视网膜血管血氧饱和度的测量。对健康人眼进行重复性测量，动脉和静脉的血氧饱和度平均值分别是 92.85%和 56.75%，标准差的平均值分别为 2.41%和 3.63%，表明系统的准确性和重复性较好。本系统在获取视网膜结构图像的同时获得视网膜血管功能信息，可以为生命科学相关研究、眼底相关疾病的诊断提供有力工具。

中性度是表征中性密度滤光片中性程度的一项重要指标,为了对中性度进行评价,通过分析和总结现有工程中的一些关于中性程度的表述,并结合密度滤光片的测试光谱曲线,总结出了光密度曲线的归一化比较方法。为进一步对中性度进行量化,提出了标准中性度的定义,并给出了中性度的具体算法。该算法简单、易行、直观,便于实施推广。经过该方法量化后的中性度指标不仅可用于标注标准密度滤光片产品的中性程度,也可用于非标产品中性程度评价和约束。

设计研制了由激光照射源、激光能量/功率计、光学和机械调整装置、微机测控自动数据采集处理、打印扫描输出5个部分组成的激光防护镜自动检定装置,采用自建的特有测试记录方法和软件系统,可进行激光防护镜多项防护性能参数的测试、记录、保存和打印输出,并实现了微机测控和数据采集处理自动化,该检定装置的激光波长为1064 nm和532 nm;波长响应范围为0.4 -1.1 μm;测量能量范围为10-8-0.3 J;光密度测量范围为0.1-8.0;稳定度为 0.21%;扩展不确定度为5%。

地面模拟研究了JGS3光学石英玻璃在真空、热沉和能量低于200 keV的低能质子辐照下表面光学性能变化的基本规律，并建立了辐照损伤色心演化的动力学唯象模型。试验结果表明,大通量低能质子辐照对石英玻璃表层具有明显的表面损伤效应。随着辐照吸收剂量的增加,光密度变化先以线性规律迅速增加,加进一步增加时逐渐呈现饱和趋势；采用较高能量辐照作用后光密度变化出现饱和趋势的拐点提前,且饱和数值降低。根据对试验结果的分析，建立了低能质子辐照下石英玻璃色心演化的动力学模型，并给出了光密度变化的表达式。采用模型结果进行数学模拟，模拟曲线与试验结果曲线相似。因此所建立的动力学模型可以用来定量描述低能质子辐照下石英玻璃光学性能随辐照吸收剂量的变化规律。