近红外光谱及成像检测凭借其高效、无损、非接触等优点近年来被广泛应用于农林产品、食品检测等方面。该技术可快速获取样品光谱和图像信息，进而结合化学计量学、机器学习建模等对样品进行品质安全、掺杂掺假、理化指标和产地溯源等方面检测，深受各行各业的认可。但光学仪器使用环境以及被测样品性质具有局限性，光学检测结果易受到各种因素干扰，从而影响检测精度，应当予以消除或削弱。简述了近红外光谱和高光谱成像的检测基本原理，并对国内外近红外光谱及成像技术在检测时受到的影响因素进行总结与归纳，结合国内外研究学者在相关方面的研究内容，重点在温度、光照、水分、曲率变化和湿度等5个方面及相关校正方法的应用进行阐述，对当前存在的部分问题提出总结与建议，以期为相关方向的研究人员提供参考及借鉴。

几乎所有小的气相分子（如H2O, CO2等）均具有独特的近红外吸收光谱, 在负压条件下, 每种微小的气相分子都拥有一对一的特征光谱线, 基于这一原理人们开始使用激光光谱（IRIS）技术来准确分析气体样品中的同位素组成。 该方法克服了传统同位素比质谱（isotope ratio mass spectrometry, IRMS）方法的局限性, 已经成为公认的高精度、 高灵敏度和高准确度的痕量气体检测方法。 以大气水汽稳定同位素研究为例, 大气水汽稳定同位素组成对水汽源区及其通道上的输送过程等水循环研究有着重要的指示意义。 激光光谱技术使得大气水汽氢氧稳定同位素（δ18O和δD）野外原位连续高分辨率观测成为可能。 但是, 其观测精度和准确度受仪器运作特点、 不同浓度大气水汽对特定光谱吸收性的敏感性差异等因素的影响, 通常观测结果具有明显的非线性响应问题。 因此, 有必要对仪器观测过程中出现的各种偏差进行校正, 但现阶段许多用户对新观测技术的国际校正方法尚不清楚。 因此, 基于波长扫描-光腔衰荡光谱（WS-CRDS）技术的大气水汽同位素观测系统（Picarro L2120-i）, 通过可调谐二极管激光器（Tunable Diode Laser, TDL）发射可被待测气体分子所吸收的不同波长的激光, 测量不同波长下的衰荡时间（即有样品吸收的衰荡时间）; TDL发射不能被待测气体吸收的不同波长的激光, 测量每个波长下的衰荡时间（相当于无样品吸收的衰荡时间）。 通过分析有无样品吸收的衰荡时间差, 高精度计算待测气体的分子浓度, 进而计算水汽稳定同位素组成。 从记忆效应、 漂移效应、 浓度效应等方面, 系统建立了一套准确可靠的大气水汽稳定同位素观测流程与校正方法, 为正在使用或将要使用此类设备的研究人员提供参考, 以获得高精度和高可靠性的大气水汽稳定同位素观测数据。

线阵CCD配合转台使用, 实现周向图像采集是一种常见方式, 具有扫描范围大、分辨率高的优点, 但也存在刷新率低的短板。采用两个线阵CCD同时扫描方式可有效提高刷新率, 但对图像一致性又带来较高要求。影响双线阵CCD图像一致性的因素主要包括CCD成像非均匀性、图像视场配准程度和图像灰度匹配性, 文中围绕双线阵CCD图像灰度匹配性, 提出了一种图像灰度匹配的在线校正方法, 重点解决转台承载的双线阵CCD光圈实时调整问题, 并通过实验验证了此方法的可行性, 可在工程中普及应用。

为了准确检测土壤中的多环芳烃, 以土壤中典型多环芳烃污染物蒽为检测对象, 研究了土壤粒径大小对其荧光特性的影响, 并提出了一种校正土壤粒径大小对多环芳烃标准曲线影响的方法。研究了蒽在土壤中的荧光特性, 指出蒽在421 nm、442 nm和470 nm处出现较强的荧光峰。接着, 制备7种不同粒径大小的蒽土壤样品, 并以土壤粒径大小为外扰, 构建了同步和异步二维相关荧光谱, 研究了蒽荧光强度和304 nm处瑞利散射光强随土壤粒径大小的变化。结果显示, 随着土壤粒径增大, 蒽荧光强度和304 nm处瑞利散射光强度都有增强。最后, 分别建立了80目和160目土壤粒径下定量分析土壤蒽浓度的标准曲线, 并通过304 nm处瑞利散射光对蒽荧光进行校正。结果表明: 该方法有效降低了土壤粒径大小对蒽标准曲线的影响。

大气散射效应作为CO2反演的主要误差源, 严重影响了全球大气CO2卫星产品的应用研究。 气溶胶作用以及气溶胶与地表综合作用是大气散射的重要来源。 基于O2-A, CO2 1.6和2.06 μm三个光谱带中的强、 弱吸收峰和连续谱, 从大气气溶胶光学厚度和地表反照率的角度, 分析三光谱带具有的相关信息, 提出改进的全物理反演方法, 对相关性很强的气溶胶光学厚度和地表反照率这两个散射相关参数进行同步反演, 实现大气CO2反演中的散射效应校正。 模拟计算气溶胶影响、 气溶胶和地表反照率两者综合影响导致的CO2反演误差, 并进行校正, 极端情况下导致的8% CO2反演误差可校正到1% 内, 气溶胶类型差异导致最高达10%的散射影响可校正到2%内, 显示了方法的有效性, 同时通过对校正效果的评估, 表明该方法应用于卫星数据高精度反演的潜力, 也指出了实际应用时需要关注的问题。

提出了一种基于净信号分析的局部建模算法, 以克服光谱定量分析中样本间差异性过大和样本待测性质与光谱之间存在非线性等问题。 首先利用净信号分析方法得到校正样本和待测样本的净信号, 然后用待测样本净信号和校正样本净信号之间的欧式距离作为样本相似性判据, 选取一定数量的与待测样本最相似的校正样本组成局部校正子集, 建立局部PLS回归模型。 针对一组猪肉近红外光谱数据集的实验结果表明, 该方法的预测精度显著优于全局建模方法和基于光谱欧式距离的局部建模方法。

光学非球面面形的非零位检测较零位检测而言具有更强的通用性。详细分析了非球面非零位检测中回程误差的产生机理，结合校正方法将其分为可预知回程误差和不可预知回程误差两部分，分析其对最终检测结果的影响。然后介绍了实际检测中常用的回程误差校正方法的原理，通过仿真实验对比各种方法对不同非球面度、不同面形误差大小的被测非球面的校正效果，并结合方法原理和仿真结果分析了不同方法的回程误差校正能力，总结其适用范围。