在全球范围内频繁发生芬太尼类物质滥用与致死案件, 人体中芬太尼类物质的检测与识别愈发重要。 芬太尼类物质在经过人体一段时间后, 仍有一部分原体随着尿液排出, 因此可通过检测尿液中芬太尼类物质反映其毒品滥用史。 表面增强拉曼光谱(SERS)具有快速、 高灵敏、 易操作等特点, 适合尿液中芬太尼类物质的现场检测与分析。 但尿液中尿素等物质的背景峰与芬太尼类物质SERS特征峰高度重合, 芬太尼类物质特征峰被尿液背景峰所掩盖, 这对尿液中芬太尼类的光谱识别造成了很大的干扰。 结合Voigt线型建立谱峰解析模型, 对尿液与芬太尼类物质重叠部分进行谱峰分析。 针对SERS光谱噪声与荧光等因素对谱峰解析模型的干扰, 采用无约束Nelder-Mead算法对模型进行优化与计算, 利用该算法对迭代参数初始值不敏感的特点, 提高谱峰解析模型的准确度。 根据SERS光谱半峰宽的特征对解析峰集合进行筛选, 对SERS光谱的尿液背景峰进行扣除, 以还原芬太尼类SERS光谱1 000与1 030 cm-1处谱峰特征。 实验结果与现象表明, 利用Voigt线型建立的谱峰解析模型对尿液中芬太尼类SERS光谱拟合度均达到99%以上, 能够通过解峰集合的筛选还原尿液中芬太尼类SERS光谱特征, 还原光谱与芬太尼类特征峰的半峰宽与峰比例等特点均高度一致。 在空白尿液SERS光谱进行解析时, 其解析峰集合中不含有芬太尼类物质的特征谱峰, 可以有效区分空白尿液与含芬太尼类物质尿液。 利用相似系数(HQI)对还原光谱片段(935~1 100 cm-1)进行识别, 能有效区分尿液中奥芬太尼、 呋喃芬太尼、 乙酰芬太尼三种芬太尼, 并提升光谱之间的区分度。 该解析模型有望为尿液中芬太尼类的识别与判断提供解决实际问题的途径。

提出了一种新型单帧彩色复合光栅投影的实时三维测量方法。采用三帧具有π2的相移正弦条纹分别编码到红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)三个颜色通道中，组合成单帧彩色复合光栅，当该彩色复合光栅投影到待测物体上，仅需获取单帧彩色变形条纹并从中分离出相应的具有π2相移的三帧单色相移变形条纹，由于不同颜色通道之间存在颜色串扰以及色度不均衡问题，采用最小二乘法对分离出的三帧单色相移变形条纹直流项进行背景一致性校正，从而获得三帧校正后的单色相移变形条纹，运用所建立的三维重构物理模型，即可恢复物体的三维形貌。实验验证了该方法的可行性和实用性。进一步的实验表明，该方法的测量精度优于传统单帧彩色PMP。因为所提方法仅需一帧彩色复合光栅即可恢复物体的三维形貌，在实时三维测量中具有很好的应用前景。

由于投影仪与相机普遍存在的伽马非线性效应, 变形条纹图直流项与背景图光强分布并不相等, 会引入测量误差.本文在传统2+1相移算法中引入背景校正, 以所捕获的背景图光强分布为模板, 采用最小二乘原理逼近变形条纹图的直流项, 能有效提高测量精度.所提2+1相移算法中两帧相移正弦光栅的相移量不再固定为π/2, 可任意, 算法更灵活.实验结果验证了该算法的有效性和实用性.

在小体积（< 50 μL）液体取样时, 容易产生较大的取样误差, 为了降低分析结果的不确定度, 常常用质量定量法代替体积定量法。 传统标准加入法以样品体积定量, 不能用于以样品质量定量的场合。 为此, 我们提出了一种变形标准加入法, 以便用于以样品质量定量的场合。 以ICP-OES法测定复杂溶液体系中低含量及微量元素Hg, Mo和Rh为例, 对变形标准加入法进行了介绍。 标准加入法的目的是为了校正溶液基体效应, 而溶液基体效应包括两种不同类型的干扰: “恒定干扰”和“比例干扰”。 变形标准加入法只能校正溶液基体效应中的“比例干扰”, “比例干扰”的大小可以用一个定量指标k表示: 当k=1时, 表示不存在“比例干扰”的影响; k偏离1越远, 则“比例干扰”的影响越大。 至于“恒定干扰”的影响, 则可以利用仪器自身的背景校正方法予以降低或消除。 变形标准加入法测定结果不确定度主要来自于背景校正, 与所选分析线的信背比密切相关。 信背比越低, 背景校正的不确定度越高, 因此实际分析中应尽可能选择具有较高信背比的分析线, 否则, 即使事先经过了背景校正, 最终的分析结果也可能包含很大的误差。

在近红外无创血糖测量中, 由于人体血糖浓度变化引起的光强变化非常小, 光谱易受到测量仪器以及被测对象自身生理变化的影响。 背景变化的影响在测量过程中是无法消除的, 只能通过有效的方法来降低这种变化带来的影响, 其中选择光学性质与待测物相似, 通过扣除相似参考物的光谱来修正该影响是目前常用的手段之一。 为减小背景变化对光谱信号的干扰, 准确地提取葡萄糖的特异性信号, 提出了一种双光路测量结合净信号（NAS）处理的参考测量方法, 采用双光路双检测器系统同步测量参考物和被测样品的光谱, 然后基于参考物的光谱构建噪声空间计算样品光谱中的葡萄糖的净信号, 并在纯吸收和强散射介质中开展了葡萄糖的建模实验, 最后, 结合二维相关光谱（2DCOS）分析技术和偏最小二乘回归（PLSR）模型对该方法的有效性进行了评价。 二维相关分析的结果表明, 与直接扣除参考背景的方式相比, 净信号处理能突出葡萄糖的特异信号; 而PLSR模型的预测结果表明, 双光路的效果要优于单光路扣除背景光谱, 糖在水溶液和20%-Intralipid溶液中的预测均方根误差（RMSEP）分别降低了35.25%和37.95%; 而双光路结合净信号处理后, 两种溶液的预测精度又分别提高了26.11%和14.84%。 这表明, 双光路测量和净信号分析相结合的方法能更有效地提取葡萄糖的特征信息, 提高模型的预测精度, 从而为无创血糖检测的实现提供更多可能。

针对基于机器视觉的大口径光学元件表面疵病检测系统在成像过程中存在因照明不均匀等因素造成的图像背景不均匀等问题，采用了基于形态学的图像背景校正算法，提出了结合图像梯度和最大类间方差法的图像分割算法，实验结果表明，所提算法对于一定模糊程度的疵病图像具有较好的抗噪性能以及较高的提取精度。

基于星敏感器的白天测星可探测到的星数目有限，严重限制了导航需求。利用红外波段可以探测到足够多的用以 导航的星体。采用近红外多视场小口径探测器同时对不同天区进行恒星探测。各个探测器接收到的背景辐射不同，探测到的恒星视星等也不同。 利用MODTRAN软件对白天不同探测器方位角时的背景辐射进行了分析。根据不同方位角时的辐射曲线，提出了背景修正方法——倒影法并以6星 等恒星对其进行了验证。

提出了一种基于针孔像分析的光学系统调制传递函数（MTF）测量自适应背景校正的方法。由CCD显微系统采集针孔目标经被测光学系统成像后的针孔像，计算线扩展函数，并对其进行自适应背景校正，获取MTF。该方法与传统方法相比，消除了周围环境光照变化的影响，提高了测量精度。为验证所提方法的有效性，对标准镜头进行MTF测试，将测试结果与理论设计值比对，测试结果差异极大值为0.01；与美国Optikos公司的测试结果比对，测试结果差异极大值为0.015；对大像差光学系统的轴上和轴外进行MTF测试，并将测试结果与美国Optikos公司测试结果比对，测试结果差异极大值为0.013。实验表明，该方法可满足对不同像差光学系统轴上和轴外MTF的测量。

采用悬浮液-自吸扣背景石墨炉原子吸收法测定了高纯氧化铝中痕量元素铜、 铁、 钠含量。 实验对灰化温度、 原子化温度和自吸扣背景灯电流等石墨炉原子吸收工作条件等进行了优化, 确定了最佳测定条件。 样品测试采用标准水溶液进行校正, 方法准确性采用氧化铝AKP-30在高温高压和浓硫酸密闭条件下溶解样品进样分析测定结果与文献报道的其他测定方法结果进行了对比。 研究表明本方法简单, 结果可靠, 适用于氧化铝中痕量元素的快速测定。 校正曲线的线性相关性大于0.999 0, 方法对铜、 铁、 钠的检出限分别为0.66, 2.5, 0.13 ng·g-1 , 相对标准偏差小于5.2%。

拉曼光谱分析中, 由于有机分子或样品中污染物的荧光影响, 常会使拉曼光谱产生高背景信号, 以致其拉曼光谱吸收信号被淹没。 利用自行开发的软件包baselineWavelet, 本文对醋酸泼尼松片和格列本脲片的拉曼光谱进行了荧光背景扣除研究, 采用主成分分析和随机森林算法对它们进行聚类分析, 得到了较好的结果。 通过这2种药物的拉曼光谱聚类分析结果, 检验了该背景扣除算法的有效性和准确性, 并讨论了荧光背景对拉曼光谱聚类分析的影响。 结果说明, 荧光背景对拉曼光谱聚类分析影响很大, 在分析前必须预先扣除。