构建了一套基于侧向模式的光学参数振荡(optical parameter oscillator, OPO)脉冲激光激发-超声传感的血糖光声检测系统, 并且将激发波长、 激光能量、 探测频率和温度等对血糖光声检测的影响, 在系统结构上进行了有效融合。 然后, 以不同浓度的葡萄糖溶液作为测试样品, 实验研究了几个因素(激发波长、 激光能量、 探测频率和温度等)对葡萄糖光声检测和浓度预测的影响。 实验得到了不同浓度葡萄糖溶液在不同影响因素条件下的葡萄糖实时光声信号和光声峰峰值, 同时, 为了得到不同因素对葡萄糖光声值和浓度预测的影响规律, 通过线性回归算法建立了葡萄糖光声峰峰值与各因素变化, 以及不同因素下光声峰峰值与浓度梯度的映射关系模型。 实验和模型预测结果表明: 相比1 200和1 300 nm波长而言, 1 064 nm波长下的葡萄糖光声峰峰值与浓度梯度模型预测效果最好, 模型相关系数达到0.986; 葡萄糖光声峰峰值随着脉冲激光输出能量的增大呈线性增大趋势, 且葡萄糖浓度预测准确度随着激光输出能量增大有所提高; 根据不同探测频率的超声探测器捕获的葡萄糖光声峰峰值与浓度梯度建模效果来看, 响应频率为1 MHz的超声探测器相比2.5和10 MHz的超声探测器, 在葡萄糖光声信号探测上具有更好的探测效果; 最后, 实验发现, 葡萄糖光声峰峰值随着温度和浓度的增大均呈线性增大趋势, 且浓度预测误差随着温度的升高逐渐增大。

血糖无损检测技术已经成为生物医疗领域研究的一大热点,光声技术基于组织内部的光学吸收差异性,以超声作为媒介进行血糖检测,从原理上避开了组织对光学强散射的干扰,为血糖无损检测提供了一种高灵敏度的测量手段。对近年来血糖光声无损检测技术的发展进行了综述分析,首先简要介绍了血糖光声检测的原理,然后重点对国内外血糖光声检测系统按照激励源的不同进行分类介绍,归纳了血糖光声检测的实验进展,以促进国内血糖无损检测技术的发展。

利用可调谐脉冲激光器激发联合聚焦超声探测器前向探测模式搭建了一套血糖光声无损检测实验装置。 为了测试该装置的可靠性, 实验中利用532 nm泵浦Nd∶YAG调Q脉冲激光器激发不同浓度的葡萄糖水溶液产生实时光声信号; 采用脉冲激光在近红外波段1 300～2 300 nm内固定间隔波长10 nm扫描方式激发不同浓度的葡萄糖水溶液, 获取了不同波长下的葡萄糖光声峰峰值, 利用差谱方法筛选出了多个葡萄糖的特性波长; 然后采用主成分回归算法优选了三个特性波长, 并建立了浓度梯度与对应三个优选波长光声峰峰值之间的数学校正模型。 实验表明, 葡萄糖水溶液的光声信号符合弱吸收介质的柱状光声源模型; 利用建立的校正模型对校正集和预测集的葡萄糖浓度预测结果表明, 葡萄糖浓度的校正和预测均方根误差均小于10 mg·dl-1, 相似系数为0.993 6。

利用光声技术对血糖浓度无损检测进行了初探，搭建了一套可调谐脉冲激光器激发、聚焦超声探测的光声无损血糖检测系统，采用前向探测模式、前置预放大、GPIB-USB 总线传输和LabVIEW 软件开发平台，实现了葡萄糖水溶液的光声信号实时采集。实验得到了质量浓度为0~300 mg/dL 的葡萄糖水溶液的实时光声信号，并在1300~2300 nm 近红外波段内对不同浓度的葡萄糖溶液进行波长间隔10 nm 的连续扫描激发，得到不同浓度在不同激发波长下的光声峰峰值。利用差分和一阶导数谱方式得到葡萄糖特征吸收波长，对优选的多个特征波长利用最小二乘拟合算法建立了浓度和光声峰峰值数学校正模型，并对多个特征波长下建立的校正模型进行浓度反演对比，以预测均方根误差最小为标准，筛选出两个浓度预测结果相对较好的特征波长。

针对平面和凹面反射式光栅型光谱仪分光光路(SLP)，存在像差大、谱面平直度差和衍射效率不高等不足，设计了一套基于体相位全息透射式(VPHT)光栅的分光光路。在理论探讨的基础上通过数值仿真模拟了VPHT光栅的衍射效率情况；为了充分验证所设计光路的可行性，实验中通过光谱定标验证了光路的光谱分辨率优于2 nm，通过最小二乘线性拟合算法得到定标波长与对应探测像元的校准关系式，对635 nm 波长采用多次测量取平均值，测试结果表明波长绝对误差为0.37 nm，整个定标波长点的均方根误差(RMSE)为0.3 nm；另外，使用了多项式拟合算法建立了200~800 nm 光谱范围内的波长偏移量与对应衍射波长的关系式，能较好地解决分光光路中波长校正的问题。

为了克服传统分光光度计中棱镜和凹面光栅等分光器件的光谱分光效率低、分辨率不高和光通量小等缺点，采用平面光栅作为色散器件,采用线阵电荷耦合器件(CCD)结合外设互换(PCI)总线高速数据采集卡作为光谱检测系统，并且利用虚拟仪器技术成功研制了一款高性价比小型生化分析仪用分光光度计，同时自制了一套交叉非对称式(CT)型单色仪作为该分光光度计的分光装置。通过实验证明，该小型分光光度计可以实现紫外和可见光波段吸光强度为1000(a.u.)的探测，光谱测量范围可达300~800 nm，波长分辨率可达1 nm，波长重复性优于0.5 nm，在波长为360 nm 处的杂散光小于0.5%，波长准确度优于±0.5 nm。相比其他同类分光光度计，该分光光度计不仅具有后分光、光谱多通道并行分析等优点，同时能优化光路成像系统，提高光谱测量准确度和降低成本。

由于传统的望舌诊断法过于依赖中医师的经验判断, 导致误诊的概率相对较大, 而基于图像处理的舌诊法受光源、 图像采集设备影响较大, 同时对于病理不同而颜色相近的舌象识别率不高。 为了克服上述缺点, 利用舌光谱的“指纹效应”, 通过使用光谱法来对不同性状的舌象进行诊断, 为了实现这一目标, 研制了一款用于舌象诊断的光谱仪, 同时为了克服传统分光器件的不足, 分光系统中采用了平场全息凹面光栅作为分光器件, 能保证系统小型化、 光通量利用率提高的同时, 改善光谱成像的质量和分辨率。 通过系统实验测试, 该光谱仪的光谱范围达到340～850 nm, 分辨率优于2 nm, 同时通过模拟实验充分验证了该系统的有效性。

在利用生化分析仪用分光光度计对血液等样品进行分析时，由于样品中不同组分对不同波段的光吸收有所差异，尤其在能量衰减较大和非特征吸收波段表现得更加突出，并且电路中各种噪音和光路杂散光的存在，使得光度测量的准确率降低.本文使用线阵CCD积分时间的自动调节和分段分时采光等优化算法，将强吸收与弱吸收分开曝光，在保证强吸收正常的前提下，自动调整积分时间来增大弱吸收的信号.采用自行研制的基于CzernyTurner型分光光路和线阵CCD探测的高分辨率生化分析仪作为分光光度计，经实验测试，该方法有效地提高了光度测量的准确度，同时提高了系统的性能和信噪比.此外，该分光光度计系统的光谱测量范围可达300~800 nm，波长分辨率优于2 nm.

在纹理图像分割的研究领域中,基于人类视觉感知特性的图像分割方法是一个重要 的新研究方向,在许多领域都有广泛的应用。基于小波分析理论,实现了图像的纹理分割。该算法首先对 原始图像实施二维多分辨率小波分解,得到特征图像;然后对其直方图进行一维小波变换和多阈值选择, 生成区域图像。实验表明,通过调整参数: 一维小波分解级数S和模糊阈值,能得到图像的最佳纹理分割。