随机光学重建显微术（STORM）基于免疫荧光标记技术，具有原理易懂、光路简单、分辨率极高等特点，一直受到科研工作者的青睐，但分辨率的提升对抗体的特异性提出了更高的要求。相较一抗直接标记，“一抗+二抗”的间接标记法在实际应用中普适性更强。二抗相对一抗存在物种特异性的问题，生产时需要对其进行预吸附来提升物种特异性。为了探究二抗物种特异性对双色STORM成像的影响，基于经典的红细胞骨架模型中血影蛋白N端和C端的互斥位置关系，对二者使用高、低吸附二抗标记后分别进行双色STORM成像，对照模拟中有无信号串扰条件下的互相关分析结果，结果表明低吸附二抗会造成二者共定位的假象。进一步，分别通过高、低吸附二抗对MDA-MB-231乳腺癌细胞CD47和PD-L1两种膜蛋白进行双色STORM成像，结果揭示两种蛋白无共定位关系。本研究为二抗物种特异性的评估提供了一种基于红细胞骨架结构模型的超分辨成像新策略，助力双色STORM成像精准阐明蛋白分子互作关系。

核孔复合物（NPC）是细胞核膜上由多种蛋白组装而成的复杂结构，在细胞核质交换和信息传递中起着关键作用。单分子定位超分辨成像（SMLM）以其特异性和高成像分辨率成为研究NPC超微结构的主要方法之一。然而，由于抗体标记不完全等因素导致的数据丢失，给后续分析带来了困难。笔者使用SMLM提供的定位信息，结合基于密度的空间聚类算法（DBSCAN）和层次聚类算法进行数据的提取和分类，建立了NPC筛选和定位的分析流程，并采用该处理流程得到了缺失较少且形貌比较均匀的核孔。进一步，基于最小二乘法原理对筛选得到的大量NPC进行质心对齐的重构处理，成功复现出了其经典的八重对称结构，并揭示了核孔蛋白Nup133与Nup98的精确相对位置关系。本研究通过建立核孔筛选和重构的标准流程，填补了SMLM数据的缺失。采用该流程对多种核孔蛋白进行分析，揭示它们的结构特性。所建流程为理解核孔的复杂结构提供了一种高通量的定量分析方法。

成熟人红细胞膜骨架是由膜下多种蛋白组成的三角晶格网状结构，在维持红细胞形态、变形性、运动和代谢等功能方面扮演着重要角色。单分子定位超分辨成像（SMLM）技术在解析骨架超微结构方面展现出了强大的能力，但分辨率的提升对成像分析手段提出了更高要求。作为一种常用的空间分析方法，Vorono?分割在SMLM图像聚类分析中已被广泛应用。笔者利用自主搭建的SMLM超分辨成像系统获得红细胞膜蛋白和骨架蛋白的超分辨点簇图像，对点簇质心进行Vorono?分割，并对Vorono?多边形面积分布进行伽马函数拟合，发现自由膜蛋白CD59的伽马分布峰值对应的x轴坐标x_peak为0.78。结合模拟结果，验证了自由膜蛋白CD59呈随机分布。进一步，肌动蛋白、血影蛋白N端和原肌球蛋白的Vorono?分析结果显示它们的x_peak均为0.86，而锚蛋白的x_peak为0.84，说明骨架膜蛋白呈相对均匀的分布状态，但锚蛋白较其他骨架蛋白更具随机性。Vorono?方法可助力阐释红细胞膜骨架蛋白的空间分布特性，同时也为点簇状SMLM超分辨图像数据的深入提取提供了新思路和新方法。

膜蛋白在细胞膜上的时空分布形式决定了其活性状态及功能，在调控细胞生命活动过程中起着重要作用。单分子定位超分辨成像（SMLM）技术为在纳米尺度解析膜蛋白的空间分布提供了可能，但分辨率的极大提升对图像准确聚类分割提出了更高要求。基于密度的空间聚类算法（DBSCAN）是常用的聚类方法之一，但其对于膜蛋白分布不均匀的SMLM超分辨图像的分割效果往往不太理想。本文提出了一种结合多次DBSCAN和层次聚类的混合聚类算法，该算法以DBSCAN方法为分割基础，通过进一步的面积阈值分析和层次聚类，在保持超分辨点簇图像精确聚类识别的前提下，仍能保留每个点簇内的多次定位信号。将该算法应用于模拟数据集和实验数据分割得到的轮廓系数等性能普遍优于传统DBSCAN算法。这种混合聚类方法为膜蛋白SMLM超分辨图像的聚类分割提供了新思路和新方法，有助于更精准地分析膜蛋白在纳米尺度上的空间分布信息。

在光学显微成像领域, 涌现出一批可以突破衍射极限的超分辨显微成像技术, 极大地增强了人们研究亚细胞结构的能力。基于单分子定位技术的随机光学重构显微术(Stochastic Optical Reconstruction Microscopy, STORM)具有易懂的成像原理、简单的工作方式以及超高的分辨率等特点, 受到越来越多的研究者青睐。首先, 介绍了单分子定位技术的原理, 讨论了STORM光路的搭建, 阐述了二维和三维STORM超分辨显微成像原理。其次, 探讨了多色STORM以及STORM与电镜关联成像现状。最后介绍了STORM技术现阶段的应用进展。

针对毫米波被动成像应用, 设计了工作频率为84～94 GHz的16阵元焦平面阵列天线.聚焦天线采用500 mm口径的旋转抛物面以获得0.47°角分辨率; 16馈源排成4×4阵列, 相邻列馈源在垂直方向交错排列, 使天线在垂直方向采样波束密度增加一倍, 满足Nyquist采样要求; 采用电流分布法并利用MATLAB编程计算馈源偏焦时天线辐射场分布, 对馈源阵列排列参数进行优化设计.成像实验结果表明, 天线沿水平方向扫描一次即可获得场景成像二维完全采样数据, 成像耗时比传统扫描采样方式减少一倍.

研究和设计了一种新型自适应双向扩散过程,对无源毫米波图像进行降噪和增强处理.根据图像的局部特征进行自适应扩散处理，在图像的同质区域进行各向同性扩散降低噪声，在图像的边缘处沿着图像边缘的切向方向进行正向扩散降低噪声，沿着图像边缘的法向方向进行反向扩散锐化边缘.通过对仿真图像和实测的91.5 GHz无源毫米波图像的实验表明，该算法对无源毫米波图像有显著的降噪与增强效果.

为了对非静止的烟幕进行插损、反射、辐射等电磁特性的测量, 采用锁相技术研制了3mm波雷达反射截面积(RCS)测量雷达和3mm波辐射特性测量雷达(辐射计).前者采用收发分置的连续波双天线体制, 可根据目标尺寸和反射的大小更换天线; 采用毫米波固定衰减器和远近程切换, 以及FFT积累的数字接收, 提高灵敏度和动态范围.后者是超外差中频迪克式体制, 用硬件和软件积分相结合的方式保证灵敏度.系统每2ms可给出一个测试结果, 实现了动态测量.

针对基于二元光栅演化的周期性闪耀光栅，限制了液晶相控阵所能实现的衍射角度数量以及分布，基于微波相控阵理论提出了一种基于非周期性闪耀光栅的液晶相控阵波控方法。通过衍射理论推导，证明周期性闪耀光栅是非周期闪耀光栅的特定形式。并仿真验证了基于非周期性闪耀光栅的方法能够极大地增加扫描角度数量，实现多于周期闪耀光栅10倍的可分辨角数量，使液晶相控阵阵列在不需要级联其它器件的前提下，实现视场范围内几乎所有可分辨角的光波束扫描，且不以衍射效率降低为代价。通过光束偏转实验，验证了基于非周期闪耀光栅进行液晶相控阵波控可实现均匀扫描，且可实现周期性闪耀光栅所不能实现的衍射角度。