熔透检测是实现高功率激光焊接质量在线控制的重要环节, 但由于介观尺度下的低辐值熔透特征信号产生于激光匙孔底部被匙孔喷射物质和周围干扰信号完全掩盖, 熔透状态难以被直接获取, 常规检测多以间接测量为主。 将光谱透视技术、 红外显微成像技术、 光电传感技术及空间定位提取技术相结合, 提出一种激光焊接熔透特征信号同轴增效提取方法。 以高功率激光在匙孔内壁激发的荧光辐射源作为直接检测信号, 利用不同发光体的谱段特性在红外谱段有效分离并抑制激光焊接匙孔上方的等离子体、 金属蒸汽焰、 粒子团簇等强干扰信号, 使红外荧光信号得到有效增强, 实现光谱透视显像效果。 同时采用自行研制的激光焊接同轴显微光路系统, 利用红外显微成像原理提取到匙孔内壁受激辐射荧光的红外显微实像。 并以此为基础对高功率激光焊接熔透状态与匙孔内部影像特征进行关联研究, 发现与熔透状态直接相关的低辐射值特征现象及特征区域的存在。 通过视觉辅助定位调节和熔透特征位置试验矫正等寻位方式, 依次提高定位精度, 直至将传感器光电感应芯片高精度定位至荧光辐射实像中的熔透特征区域。 由此通过光谱透视—显微成像—介观寻位萃取的逐层光学分离方式, 实现了对匙孔熔透特征数据的精准提取和最大化增强。 试验结果表明, 基于多种光谱及光学处理技术复合应用的大功率固体激光焊熔透特征同轴增效提取方法对激光熔透特征信号增强效果显著, 可作为一种新型的高功率激光焊接熔透在线检测手段。

原发性开角型青光眼是常见的致盲性眼部疾病。 眼压升高是原发性开角型青光眼发生和发展最主要的危险因素, 是由小梁网途径的房水外流排出系统发生病变、 房水流出阻力增加所致。 研究表明, 房水中存在的转化生长因子-β能够使小梁细胞纤维化, 诱导小梁细胞过度增殖, 从而阻碍房水外流, 导致原发性开角型青光眼的发生。 原发性开角型青光眼发病隐蔽, 病程进展缓慢, 早期没有任何症状, 往往到晚期视力视野有显著损害时, 才会被发现, 因此原发性开角型青光眼的早期诊断尤为重要。 同步辐射红外显微成像结合高亮度、 高分辨率的同步辐射源, 同时配备傅里叶变换红外光谱仪与红外显微镜, 可以实现细胞的检测。 这对从分子层面获取细胞的变化信息, 深入理解疾病的发病机制以及疾病的早期诊断具有非常重要的意义。 虽然有很多红外光谱在生物医学领域的研究报道, 但是应用红外光谱显微成像技术研究细胞等生物医学体系仍然是亟待发展的领域, 并且目前未找到关于红外光谱用于小梁网细胞的检测报道。 在体外用转化生长因子-β对老鼠小梁网细胞进行诱导, 使其转化为肌成纤维细胞, 模拟小梁细胞纤维化过程。 对小梁网细胞以及经转化生长因子-β诱导形成的肌成纤维细胞进行同步辐射红外显微成像及光谱分析, 并进一步探讨同步辐射用于早期诊断原发性开角型青光眼的可行性。 研究表明肌成纤维细胞内的弹性蛋白明显高于小梁网细胞, 而弹性蛋白中95%为非极性氨基酸, 即氨基酸的侧链基团R基只有C和H两种元素。 对比两种细胞的红外谱图, 发现在2 934, 2 900和2 845 cm-1, 肌成纤维细胞的 CH3, CH2和CH的伸缩振动明显强于小梁网细胞, 推测可能是由于转化生长因子-β诱导后细胞内弹性蛋白增加所致。 在细胞层面检测了小梁网细胞的过度增殖, 为将来可以直接获取细胞的红外光谱从而检测小梁网细胞的增殖程度, 进而检测原发性开角型青光眼等疾病奠定了基础。 得出同步辐射红外谱学与显微成像有望成为检测原发性开角型青光眼新手段的结论, 也为将来便携式红外显微光谱仪临床实时检测青光眼等疾病提供了依据。

为了解决可见光显微成像技术无法实现硅基芯片内部结构观测的问题，根据1 064 nm的红外激光对硅材料具有一定穿透深度的特性，设计了一种硅基半导体芯片激光红外显微成像系统.该系统采用数值孔径为0.42的长工作距显微物镜，通过音圈电机振动多模石英光纤消除散斑噪音，由系统观察CD-RW盘片道间距，表明系统分辨率可达到1.6 μm，接近理论值，实现了对芯片厚度为70 μm的静态随机存储器内部结构显微成像的观测.

特征提取与聚类分析相结合的图像分割方法可以用于近红外显微图像化学信息的快速提取。针对基于主成分分析(PCA)的特征提取运算较为复杂的缺点，提出了一种加权二维主成分分析（W2DPCA）光谱特征提取方法，与模糊C均值(FCM)算法相结合用于近红外显微图像化学分布信息提取。通过片剂的近红外显微图像的仿真实验，验证了W2DPCA-FCM方法的可行性和有效性。实验结果表明，W2DPCA-FCM方法可以减少计算时间、提高聚类精度，是一种有效的红外显微图像分析方法。

红外显微成像技术将红外光谱技术和显微技术相结合，不仅可以提供测试样品的光谱信息而且能够提供测试样品的空间分布信息。然而复杂样品的红外显微图像谱峰重叠严重，无法直接获得目标组分的分布信息。将因子分析与光谱分离技术相结合提出了主成分分析－二阶导数光谱成像方法。通过兔子动脉红外显微图像中胆固醇分布的成像实验，验证该方法的可行性和有效性。实验结果表明，该方法可以提高光谱分辨率，挖掘隐藏于重叠谱峰中的有用信息，是一种有效的红外显微图像分析方法。