光谱技术和光谱成像技术因其可以获取观测目标的化学组分信息,在生物医学领域具 有极广阔的应用前景。介绍了光谱及光谱成像技术在生物医学领域七种应用的最新进展。 其中,荧光多标记共定位、染色体核型分析及眼底病变检测技术已成熟,并已进入临床应用;光谱成像癌变检测、生物芯片检测、无损血糖检测及拉曼癌变检测四类应用虽然临床意义重大,但因检测精度较低或普适性较差等原因,处于发展初期阶段,仍需开展进一步研究。

强度调制-傅里叶变换光谱偏振技术是一种综合强度调制光谱偏振技术和傅里叶变换光谱技术的新型光谱偏振测量技术, 能够同时实现全斯托克斯光谱偏振参数测量, 保留了傅里叶变换光谱技术高通量、 多通道的特点, 同时具有降低数据处理复杂程度的优点。 文章对强度调制-傅里叶变换光谱偏振测量技术的数据采集和光谱偏振复原过程进行了理论分析, 给出了推导公式, 并进行了基于该技术的光谱偏振仪工作全过程的数值模拟, 理论分析及模拟结果证明了该技术在理论上的可行性。

成像光谱偏振仪是一类同时具有成像、 光谱测量和偏振测量功能的新型光电传感器。 介绍了成像光谱偏振仪的原理, 对近些年来国内外成像光谱偏振仪的研究进展进行了总结, 对基于声光可调谐滤光片、 液晶可调谐滤光片等新器件的成像光谱偏振仪和通过在狭缝色散型、 空间调制傅里叶变换型和层析型成像光谱仪的光路中添加偏振器件构成的成像光谱偏振仪的原理进行了阐述, 并对成像光谱偏振仪的发展趋势进行了展望。

从技术特点和研究热点的角度, 综述了近些年来计算层析成像光谱技术的国内外进展, 主要包括计算层析成像光谱仪的系统结构改进及与其他技术联用的新集成设计, 新器件新设备的研发和应用, 仪器定标技术和目标重建算法的优化与改进等； 并按照应用范围的特点进行了分类, 对在探测波段扩展和应用领域拓展等方面的应用现状进行了总结。 介绍了光栅型和旋转棱镜型计算层析成像光谱技术的原理, 并展望了计算层析成像光谱技术的发展趋势.

选用商品化照相机镜头、液晶可调谐滤光片和单色面阵CCD相机,将液晶可调谐滤光片置于由镜头和CCD相机组成的照相光路中构成便携式多光谱成像仪.该多光谱成像仪能够在被动和主动光源下进行多光谱图像数据采集,工作波长范围是400~720 nm,光谱分辨率为10 nm.建立了多光谱成像仪系统多光谱图像采集数值模型,分析了误差源,为系统定标提供了理论依据.在自然光照条件下进行了盆景植物的多光谱图像采集试验,重建出多光谱数据立方体,绘制了典型目标点的光谱曲线.

针对干涉型计算层析成像光谱仪(CTII)提出了一种光谱图像数据立方体的重建方法。干涉型计算层析成像光谱仪是一种将空间调制傅里叶变换成像光谱仪(FTIS)的原理与计算层析成像光谱仪(CTIS)的原理相结合的一种新型成像光谱仪,具有高通量、高光谱分辨力以及高空间分辨力的特点。分析和讨论了干涉型计算层析成像光谱仪的工作原理以及获取图像的特征,介绍了光谱图像数据立方体的重建方法。根据多角度投影数据的特点提出采用卷积反投影计算层析成像图像重建算法,给出了图像重建步骤以及相应的数学表达式。对D65光源照明条件下的396\X396像素目标进行了仿真实验,投影角度为0～180°,步长为0.5°,列出了仿真实验部分结果。实验结果验证了干涉型计算层析成像光谱仪及其图像重建算法的可行性。