高光谱检测是物质定性识别的重要手段, 光谱解混是高光谱分析识别的关键。 针对化合物或矿物混合光谱分析不准确的问题, 采用非负矩阵分解（NMF）盲源解混方法, 建立了一种基于加权NMF高光谱反射曲线的盲源解混分离方法, 用于矿物混合后高光谱的分解与识别。 假设混合光谱模型是多种组分光谱按比例组合的线性方程, 该算法以混合光谱与组分光谱基向量光谱角余弦值为初始权, 采用最小欧氏距离和重加权稀疏约束来建立组合条件从而促进解混矩阵的稀疏性, 开展方程的NMF约束迭代计算, 最终分解出矿物混合光谱的源光谱基向量和丰度矩阵。 选取化学纯的氧化铜和氧化亚铜、 碱式碳酸铜和氢氧化铜、 孔雀石和蓝铜矿三类混合物的高光谱曲线为试验对象, 经过均值化和白化等数据预处理后, 进行基于加权NMF高光谱反射曲线的盲源解混试验, 并以解混性能指数、 光谱均方根误差和光谱角距离为评价指标分析算法的解混效果。 结果表明, NMF解混方法的盲源解混效果十分明显, 在未知混合光谱先验条件基础上, 可以准确分离出源光谱特征, 样本分离精度均小于0.15。 解混后光谱与源光谱的曲线整体变化趋势相同, 保持了源光谱相似的吸收位置和吸收峰, 但是对应吸收位置存在微小偏移, 解混后光谱与源光谱在反射率数值上存在明显的差异。 对混合光谱数据加入5%～15%的高斯噪声后, 再进行基于加权NMF解混处理。 发现混合光谱解混分离的精度随着噪声增大只有微小减小, 解混后光谱角距离以及均方根误差并未发生明显的变化, 说明NMF解混算法具有较好抗噪性能, 对实测非纯物质光谱解混具有一定适用性, 可以作为矿物混合后组分识别与分离鉴定的基础方法。

相比传统监测手段，光纤传感器具有灵敏度高、本质绝缘性高、抗电磁干扰能力强等优势，但基于光纤布拉格光栅的湿度传感器易受温度和应力影响，存在湿度测量误差大、稳定性差等问题。针对这些问题，提出了一种单光栅半涂覆温湿度传感器的制备方法。首先，在光栅的一半栅区上涂覆湿敏材料，另外一半栅区为裸光栅。然后，对裸光栅的反射光谱峰值曲线进行高斯拟合，建立环境温度与中心波长λ的函数关系。最后，分析了光栅反射光谱曲线和峰值功率围成的面积S与不同环境湿度的关系，建立面积S与环境相对湿度的函数模型，并采用温湿度发生器对传感器进行测试。实验结果表明，在10%RH~90%RH（%RH为相对湿度）范围内，该传感器具有较好的重复性，湿度监测灵敏度为2.95/%RH，响应时间为6.6 min，满足仓储等行业对温湿度的监测需求，为相关领域的温湿度监测提供了一种新的解决方案。

我国雾霾的发生时间成常年化趋势, 且在几十年内都可能存在, 雾霾对地物光谱曲线测量的影响是不可避免的, 而反射率光谱是众多遥感参数反演的基础, 因此定量分析雾霾对典型地物光谱曲线测量的影响是丞需解决的问题。 本文以简易的雾霾模拟实验室为基础, 实际测量了不同雾霾浓度(晴空, 浓度分别为35, 75, 150)下植被、 土壤和水泥地的反射率光谱, 同时与室外太阳光照下同一样本进行了对比测量和分析。 本文首次综合分析不同雾霾浓度对植被、 土壤、 水泥地等典型地物反射率光谱曲线测量的影响, 对定量分析雾霾对遥感监测、 应用的影响具有重要意义。 主要的研究结论有: 草坪、 土壤、 水泥地等主要地物测量的反射率光谱曲线在晴空时反射率值最高, 反射率光谱曲线也最平滑, 随雾霾颗粒物浓度的增加, 各主要地物的反射率都呈降低趋势, 但降幅都不尽相同, 降幅没有明显的规律可循; 雾霾对各主要地物测量的反射率的影响, 在不同波段、 不同含水量状况都不尽相同, 因此利用统计规律消除雾霾影响有较大困难。 雾霾对地物测量的光谱的影响仍需进一步深入研究。

为了研究激光触发真空开关的靶材激光诱导击穿光谱和电弧光谱, 分析影响时延抖动的微观因素, 利用单脉冲纳秒激光轰击位于开关阴极的靶材激发等离子体, 采用滤光片和光电倍增管组合使用的方法, 取得了离散波长光强的数据, 建立拟合曲线, 进行了理论分析。结果表明, 脉冲激光能量增大可以提高靶材激光诱导击穿光谱的强度, 但几乎不影响电弧光谱的强度; 增大开关两端电压可以提高电弧光谱强度; 在开关强电场作用下, 电弧等离子体碰撞激发, 等离子体的成分比例随电压大小发生变化; 时延抖动与电压大小无关, 与自由电子运动状态和电弧离子种类无关, 主要在触发阶段受影响, 而相比激光能量, 开关电压大小对导通时的电压下降沿陡度起主要作用。这一结果对激光触发真空开关中激光与靶材相互作用、脉冲电弧和时延抖动的进一步研究是有帮助的。

冠层是植被进行生态过程的主要层次,森林冠层结构影响冠层生化组分的遥感反演,因此对其光谱特征的分析有助于提高冠层生化组分反演的精度.以长白山温带阔叶红松林为研究对象,利用Hyperion高光谱数据提取不同林冠反射率,运用连续统去除和光谱一阶微分法进行光谱变换,定量分析森林冠层的光谱特征.通过计算样方阔叶树种优势度(BFDI),以及一系列光谱指数(NIR,NDVI,EVI,NDNI,SPRI*NDVI和SPRI*EVI),探讨冠层结构组成对其光谱特征及光谱指数的影响.结果表明:(1)相比阔叶林冠层,针阔混交林、美人松林和樟子松林冠层光谱的红边有左移趋势,斜率明显下降,蓝边、黄边斜率特征也相应减弱,近红外波段反射率明显下降,可见光波段的归一化反射率有上升趋势,表明不同林冠,尤其针叶林与阔叶林林冠之间的光谱特征差异明显.(2)BFDI对冠层NIR反射率和三边斜率有明显的影响,与光谱指数显著相关(P<0.01),表明BFDI影响森林光谱指数.BFDI与NDVI,EVI,SPRI*EVI,NIR,SPRI*NDVI,NDNI的R2分别达到0.90,0.83,0.83,0.81,0.68,0.59,揭示了BFDI对于冠层绿度、叶面积指数、植被生产力以及冠层叶氮浓度等植被参数存在一定影响.研究表明,利用星载高光谱数据结合地面样方调查可以很好地阐明林冠结构组成对于光谱特征的影响,也对优化植被冠层生化组分和森林生态系统生产力的遥感反演具有借鉴意义.

基于VC++6.0和OpenCV1.0的自主开发界面，应用光谱图像检测原理，设计出了一套适用于中药光谱图像检测系统并能快速获取中药荧光指纹图谱的数据处理软件。同时，成功将该软件应用于自主研发的中药光谱图像检测系统中作为控制及处理模块，并利用其对鹿茸等中药材进行了实际检测，证明了系统的可靠性和准确性。该软件可以同时绘制多达8个中药样品或者8个样品间任意组合的光谱立方体在同一坐标中拟合的特征光谱曲线，从而对样品进行真伪鉴别和品种鉴定，具有操作简便，处理速度快，兼容性好等特点。

提出了一种基于氙灯和卤钨灯混合光源的星模拟器光谱模拟方案.采用氙灯和卤钨灯组成宽光谱光源灯阵, 并通过色温模拟与控制模块后射入积分球, 为星模拟器提供理想光源, 模拟出与特定色温3 900 K, 4 800 K, 6 500 K相近的光谱曲线.通过对标准黑体光谱曲线的仿真, 计算出滤光片各个微小波段最优透过率, 并对微小波段区间的透过率进行区间合并处理, 得到满足设计指标要求的滤光片透过率, 实现对特定色温光谱曲线的模拟.仿真结果表明, 采用本文方案能够满足微小波段匹配模拟误差在10%以内, 用相对面积法验证匹配误差在4%以内, 从而为星模拟器模拟特定色温的光谱曲线提供有效的方法.

针对目前中药市场上存在的中药材质量问题，设计了一套基于推扫式光谱成像技术的光栅光谱成像装置。采用光栅分光，利用电控位移台在空间一维方向上扫描成像，通过图像拼接后获取了中药的光谱立方体。该装置成本低，无需特殊环境即可实现对中药的快速、无损检测。所测试系统参量包括定标波长、系统光谱响应范围、光谱分辨率、空间分辨率和系统稳定性等。以西洋参为例进行检测，得到了西洋参的光谱图像及其对应的光谱立方体，据此绘制其特征光谱曲线和空间荧光强度分布图像，得出了中药材西洋参的光谱特征和其主要活性成分人参总皂甙的空间分布。

辐照度变化影响着北极冰雪的消融速率, 是全球气候变化研究的一个重要组成部分。 基于2010年中国第4次北极科学考察光谱测量数据, 通过对比、 主成分变换等分析了北极地区夏季辐照度的变化, 并探讨了其变化原因。 太阳辐照度的变化与多种因素有关, 最直接的影响因素是天气以及太阳高度; 在北极高纬度地区, 太阳高度角极低, 太阳辐射能量受到的大气衰减作用明显, 研究表明, 较短波长的光谱对太阳高度变化更敏感, 而天气对辐照度的影响随着波长的增大而增大。 此外, 大气中水分含量也影响着到达地面的太阳辐射, 水分影响主要表现在特定的波段而不是整个光谱区间内。

利用叶绿素荧光光谱分析技术研究温室黄瓜蚜虫害的侵染及发生等级。 从光谱形态的角度建立监测特征点, 确定F632波段强度值作为健康与蚜虫害叶片的第一特征点, F512～F632光谱曲线的变化速率K值作为第二特征点, 对于符合特征点的植株进行及早预警。 采用最小二乘支持向量机数据挖掘方法的径向基核函数建立蚜虫害的侵染及发生等级模型, 通过对比不同峰谷值所在波段对于蚜虫害的分类准确率和预测准确率, 确定采用F632波段建立模型, 它的预测能力达到96.34%。