小角激光散射是一种有效的测量高聚物球晶半径的方法。传统SALS图像采集方法复杂、不易调节, 图像质量不够理想。数字成像技术提供了很好的替代手段,但目前主要采用CCD摄像机直接采集散射图像,它的成 本较高,操作和处理不够灵活。利用CMOS成像技术采集散射光在毛玻璃上所成的像,能使图像采集的硬件成 本大为降低而且操作方便,简化了SALS图像数据采集和后期处理。

差分光学吸收光谱技术(DOAS)中,通过不同高通滤波方法获得差分光学密度, 与经过相同数字滤波处理的实验室的标准参考谱作最小二乘拟合, 反演出各种气体 的浓度。通过几种平滑滤波和多项式滤波对相同测量信号进行光谱分析,比较 其反演浓度的精度、残差的标准方差和峰峰值。结果表明,3点500次平滑滤波重复 两次的高通滤波方法各项指标都优于其它方法,能有效地提高测量精确度和降低检测下限。

城市空气质量监测系统中差分光学吸收光谱法的光学部分受到外界影响(温度、 光纤位置等), 或是氙灯自身的变化, 都会引起测量谱线的漂移。 如果灯信号谱与大气测量信号谱谱线漂移不一致而产生谱线相对偏移, 将直接影响测量结果的准确性。 因此, 在运用DOAS方法进行大气痕量气体污染物浓度反演时, 必须对大气测量信号谱和灯信号谱进行波长匹配。 文章通过对氙灯自身发射光谱特殊结构的研究, 提出了利用氙灯特征发射峰, 通过对两个信号光谱进行最小二乘拟合, 达到谱线校正的方法。 实验结果证明, 这种方法可以有效地减小谱线相对偏移对大气痕量气体污染物浓度反演结果的影响。

为了表征不同涂层表面的偏振光学散射特性,在基于微面元理论的偏振双向反射分布函数模型的基础上,针对不同涂层样品提出了一种适用范围更广的多参量偏振双向反射分布函数模型.采用遗传算法对实验数据进行模型参量拟和.实验结果表明,对几种不同的涂层样品,这种多参量模型的模拟计算结果与测量结果均能较好吻合,可以为后续的目标偏振特征提取与识别工作提供参考.

分析粗糙表面双向反射分布函数的测量方法，提出一种使用人工神经网络技术建立目标表面材料双向反射分布函数模型的方法。给出测量样品多个入射角度下的BRDF随散射角变化的曲线，从中选取部分曲线输入到神经网络，使用贝叶斯正则化方法训练网络，最终获取双向反射分布函数和入射角、散射角的映射关系模型。使用网络模型计算参与训练和未参与训练的输入角度的散射分布曲线，与实验测量曲线进行比较，结果表明：建立的模型正确，具有应用价值。

偏振双向反射分布函数(BRDF)不仅可以表示物体散射光辐强度的空间分布情况，还包含了丰富的偏振信息。与标量BRDF相比，偏振BRDF可以更加精确地、全面地表示物体表面的光散射情况。设计了基于双旋延迟器结构的偏振BRDF测量系统，通过同步旋转波片调制入射光和散射光的偏振态，得到一系列变化的光强值，再由光强的Fourier分解系数计算获得样品的偏振BRDF值。系统内设计了一对正交反射镜，用以减小系统中器件后向散射光的影响。通过铝板偏振BRDF的测量，说明了该系统具有较高的准确性。

为了实现高压变电站室内SF₆气体浓度的精确实时检测，对红外激光吸收方法用于SF₆检测进行了研究和分析。根据SF₆气体在红外波段(10．55μm)的强吸收特性，研究了在该波段下SF₆吸收特性和其浓度之间的关系，并得出了二者之间的关系曲线。该方法为高压变电站室内SF₆气体的定量检测提供了理论基础。

实验测量了紫红色和白色涂漆板在400～780 nm内的光谱双向反射分布函数(光谱BRDF),分析了光谱双向反射分布函数随波长及散射角的变化趋势与目标样片光学特性的关系。应用改进的粒子群算法,结合双向反射分布函数五参量模型,获得了测量光谱范围内各波长(间隔1 nm)对应的共381组五参量值。利用五参量模型计算了目标样片的光谱双向反射分布函数及其方向半球反射率(DHR),并与实验测量数据相比较,两者吻合良好,表明目标光谱双向反射分布函数建模方法与结果的可行性和可靠性。目标样片的光谱双向反射分布函数可以用来研究目标的光谱散射特性,对目标的探测、跟踪、识别和特征提取等具有重要的应用价值。

为了表征复杂涂层表面的光学散射特性,基于微面元理论的偏振双向反射分布函数模型,利用遗传算法从实验数据中反演出模型的关键参量。采用C＋＋语言对偏振双向反射分布函数模型进行了数值模拟,分析了模型参量对偏振双向反射分布函数的影响。数值模拟结果与实验数据的对比表明,该模型算法有较高的模拟精度,可以为后续的目标特征提取与识别工作提供参考。

测量系统采用双旋转延迟器结构，通过两个1／4波片的周期变化，对入射光、散射光的偏振态进行调制。由探测光强的25个Fourier分解系数可以计算得到样品的Mueller矩阵。为了检测测量系统的准确性，将测量的16个自由空间Mueller矩阵分量和理想情况下的自由空间Mueller矩阵分量进行比较，并给出了每个矩阵分量的标准误差。最后，通过测量聚四氟乙烯样品板的Mueller矩阵，定量地分析样品的退偏效应。