激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)是一种高分辨率的光学成像仪器，它利用“共轭成像”原理，获得的图片质量远超于普通荧光显微镜。LSCM有两组功能不同的针孔，即照明针孔和探测针孔，这是实现“共轭成像”的关键。由于照明针孔的大小和位置一般是固定的，LSCM主要通过调节探测针孔的大小来获得高质量的成像图片。然而，很多使用者对于LSCM中针孔大小与荧光成像质量的关联缺乏了解。因此，本文阐述了针孔在LSCM中的作用原理及其与显微镜分辨率的关系，并通过小鼠脊髓腹侧白质中的免疫荧光成像分析，发现针孔参数优化对提高LSCM荧光成像质量具有显著影响。这一发现将为LSCM成像分析提供重要参考。

中介面与目标表面光学散射特性对成像结果有直接影响，目前各种非视域成像方法多针对朗伯体中介面进行计算成像，系统结构复杂且成本昂贵。然而，应用场景中的常见材料均为非朗伯体，故基于中介面材料的双向反射分布理论，提出了一种材料散射特性描述方法。通过设置中介面中所包含的不同散射成分，经过大量光线追迹，实现了对非视域目标光强信号的追踪与仿真。仿真成像结果采用标准差进行评价，通过多因素方差分析，定量讨论了不同散射成分组合与非视域成像质量之间的关系。分析结果表明，材料中高斯散射角对非视域成像质量有显著影响。

研究了多层微图案的成像特性,将基于光刻技术制作的微米级和高透光微图案附着在透明玻璃基板上,这种带有图案的玻璃基板堆叠约50层后能由光学显微镜进行多层成像,最终的成像质量呈上层清楚下层模糊的特点。通过光场分析排除邻近层的串扰和照明对成像结果的影响,通过研究玻璃基片的厚度、层数,分析了像差对成像结果的影响,并定量分析了层间反射作为主要噪声在成像物场上的分布。最后,提出了一种优化方案,采用降低界面反射,增进噪声吸收及图像处理的方式提高信噪比,恢复底层不清晰图案。该研究可对日益增长的文档等信息进行备份存放和成像观察,有效提高了空间利用率。

基于透视模型原理,提出了固定翼无人机视觉着降引导的合作信标设计方法。通过信标成像对引导精度的敏感性进行分析,得到了信标特征点间最小距离的设计方法。在无人机由远及近接近信标的过程中,进行视场边界的迭代计算,给出了特征点布置范围的设计方法。搭建了OpenGL视景仿真系统,在国际民航组织规定的二级引导精度及多种无人机飞行位姿条件下,进行了图像敏感性及信标捕获情况分析。测量结果表明,所提方法可保证合作信标设计满足图像敏感性要求,且该信标始终可以被完整捕获。

数字微镜器件(DMD)应用于会聚成像光路中时,其表面微镜绕各自旋转轴做偏转运动,且微镜相对平面反射镜呈非连续分布,这导致了经过DMD反射后的光束轴外视场主光线与轴上视场主光线存在光程差。利用几何光学和像差理论,在基于DMD的会聚成像光路中得到了DMD面上的像高、光线入射角度、DMD像素大小及偏转角与最终光程差之间的关系。分析了影响光学系统像质的因素及补偿方法,并通过仿真模拟和实验验证了理论的正确性。该研究结果对采用DMD器件的光学系统设计和装调均具有重要意义。

为了识别采集图像中的平面场景以及建筑物，利用摄像机参数，对平面场景及建筑物成像过程进行了几何分析。首先，根据相机参数以及相机飞行状态分析平面场景成像畸变；然后，对平面场景上的建筑物形状的成像进行几何分析；最后，将相机上采集到的平面场景及建筑物的图像像素数与真实平面场景及建筑物的尺寸建立联系。实验结果表明：已知相机参数及飞行状态的情况下，可以对平面场景及建筑物形状信息进行推导，从而完成目标识别与跟踪。本方法适合在典型建筑物、孤立建筑物、建筑群中具有明显形状特征等情况下对立体目标进行自动捕获与跟踪。

应用自行设计的液晶光谱成像装置对不同地方居群的钩藤叶进行透射光谱检测分析。 绘制特征曲线, 构建成像特征图谱, 并对钩藤叶的特征光谱进行聚类分析。 分析结果显示: 钩藤叶的成像特征光谱相似度及其聚类分析对钩藤亲缘关系的判定结果与植物分类学鉴定结果相一致。 说明光谱成像分析技术可应用于探讨钩藤亲缘关系。 应用光谱成像分析技术设计的液晶光谱成像系统可对中药进行快速无损检测。 同一样品可反复进行多次实验, 实验操作方法简便快捷。 可为中药研究提供新的检测方法。

应用电可控液晶光谱成像装置, 测定不同市售来源的西洋参饮片, 以期为其质量控制提供新的方法。 系统光谱分辨率5 nm, 光谱覆盖范围为405～680 nm, 空间分辨率50 lp·mm-1。 从成像光谱立方体中提取特征光谱曲线, 构建饮片指纹图谱; 采用主成分等聚类分析方法解析其指纹图谱, 用于饮片真伪鉴别与质量判定。 结果与性状, 显微及理化鉴定结果相吻合。 表明光谱成像分析技术可用于中药指纹图谱的构建和质量评价, 操作方法简便、 快速、 无损。

为了设计出适用于超大视场红外鱼眼告警系统的有效算法，对超大视场红外鱼眼告警系统所拍摄的红外图像进行分析，结果发现：超大视场红外图像中目标只表现为一个点，红外图像的背景非常复杂；对于天空背景，随着仰角的增大，其辐射亮度逐渐变小，目标的运动轨迹被弯曲，并随视场角的增大其弯曲程度越甚。从红外鱼眼镜头的设计理论出发，对系统的像面照度进行了分析，并采用美国光电工业公司的CDS100-04型黑体作为标准辐射源对分析结果进行了实验验证，结果表明：不同位置处灰度值的相对标准偏差仅为2.26%，说明该系统的像面照度是均匀的；最后，对系统的作用距离进行了分析，其作用距离约为9.6km，基本满足实际需要。

论述了波长色散X射线荧光分析装置的发展状况.除了继续发展其在高含量、常量和微量元素分析上高精度、高稳定性的固有特点之外,在进一步提高灵敏度,使分析范围扩展到痕量分析范围;开拓微区面分布的元素成像分析;进一步对传统分析困难的轻元素和中重金属元素的探讨,开发新的高级次谱线分析方法;适应新材料特别是纳米材料的分析要求,对薄膜分析的开拓等方面,已经有了长足的发展.本文介绍在商品化的分析装置方面的发展状况.同时本文引入对无标样分析的基本参数法(FP法)目前发展状况的介绍.