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2025年, 第37卷, 第4期　刊出日期：2025-12-30
  

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  • 自由曲面透射式头戴显示光学系统的研究进展
    宋锐, 刘宏立
    光散射学报. 2025, 37(4): 515-526. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504001
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    随着增强现实（AR）头戴显示器的迅速发展，自由曲面光学系统已成为其光学设计的主要方案之一。本文首先分析了透射式头戴显示器光学系统面临的主要问题与挑战，重点讨论了视场角、出瞳直径、角分辨率和系统体积等参数之间的协调关系，以及辐辏调节和屈光度调节所带来的挑战，并提出了解决方案，平衡各项参数，实现更佳的用户体验。接着，文章总结了自由曲面透射式头戴显示器的几种结构类型及近年来的研究进展，深入分析了不同方案的优缺点。最后，展望了该领域实现虚拟现实互动以及解决辐辏调节冲突的发展趋势，并指出多焦面显示、手势识别、自适应光学等技术的潜力，这些创新将推动自由曲面透射式头戴显示器在增强现实与虚拟现实领域的进一步应用。皆在为设计更高效、轻便、用户友好的头戴显示光学系统提供了理论基础和研究方向。
  • 基于康普顿背散射在墙体缺陷检测方面的应用研究综述
    陈思雨, 杨剑波, 孙菀艺, 黄鑫, 张江, 莫思特
    光散射学报. 2025, 37(4): 527-533. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504002
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    康普顿背散射成像法是射线检测法中一项重要的技术，通过探测被照物体发射出来的康普顿散射光子对被照射物体进行成像，从而获得缺陷信息。本文将综述康普顿背散射检测方法，介绍康普顿背散射的基本原理，然后探讨基于康普顿背散射检测技术在墙体缺陷方面的国内外研究现状，最后总结并展望康普顿背散射成像检测法的未来发展前景。
  • 基于偏振成像的水下图像去模糊方法综述
    蔡雅新, 徐晶, 朱嘉悦, 方明, 宋延嵩
    光散射学报. 2025, 37(4): 534-548. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504003
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    清晰的水下成像能有效提升基于视觉的水下作业能力。受后向散射影响，水下成像极易产生图像模糊。其主要原因是水中微小颗粒将真实目标反射以外的光线散射进反射光路中，从而导致图像质量降低。由于偏振技术可有效利用水下图像后向散射与目标反射偏振特性的差异，结合水下成像模型实现图像清晰化，近些年已作为水下图像去模糊的一个分支发展起来。主要介绍了基于偏振技术的水下图像清晰化算法基本原理、发展路径及国内外研究现状，并对其发展趋势进行分析及展望。
  • 表面增强拉曼光谱在毒品检测中的应用进展
    杨亮
    光散射学报. 2025, 37(4): 549-559. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504004
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    近年来，新型毒品替代物不断增多，毒品伪装形式更加多样，给禁毒部门的查处工作带来挑战。面对如此多的毒品种类以及日益不断新增的趋势，建立快速有效检测方法，对于有效打击毒品犯罪、开展禁毒戒毒工作具有非常重要的意义。表面增强拉曼散射技术是一种极具潜力的痕量分析技术，目前已在毒品检测领域取得众多研究成果。本文主要对表面增强拉曼光谱的概念、特点及其在毒品检测中的应用进行综述，重点分析了毒品粉末、溶液等简单体系中毒品检测的SERS方法和唾液、尿液、血液、毛发、污水等含有复杂基质的样品中所开发的SERS检测方法。最后对SERS在毒品检测中的发展趋势做了展望，以期为该技术在禁毒领域的深度应用提供参考。
  • 高光谱结合化学计量学在文件物质材料分析中的研究进展
    刘英霞, 莫燕, 贾硕果
    光散射学报. 2025, 37(4): 560-570. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504005
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    近年来，高光谱分析技术结合化学计量学被广泛应用于法庭科学领域，实现了对物证的准确识别和分析，本研究简要介绍高光谱成像技术的理念和常用的化学计量学方法，比较了它们的适用性，重点总结高光谱结合化学计量学在文件物质材料检验方面的研究与应用，并对研究中存在的问题提出了展望，以期推动高光谱成像技术在文件检验方面的进一步研究与应用。
  • 彩绘文物颜料拉曼光谱的数据汇总与应用分析
    薛维杉, 孙凤, 马梓钧, 杜悦
    光散射学报. 2025, 37(4): 571-581. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504006
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    彩绘文物反映古人的哲理观与审美观，具有极强的艺术价值和研究价值，通过科学技术手段可获取其中蕴含的丰富历史信息。拉曼光谱技术具有无损、精确灵敏、快速简便的优势，十分适配彩绘文物中颜料的分析检测。本文介绍了拉曼光谱技术的原理和发展历程，结合课题组前期大量彩绘文物颜料分析鉴定结果，汇总了常见颜料的拉曼光谱数据，便于研究人员快速初步定位结果。基于定性分析梳理了拉曼光谱技术在彩绘文物颜料分析中的应用案例，包括表征变色机理、区分颜料属性和断代、复原绘画技法和溯源产地，也归纳了如定量分析和空间分辨等较为前沿的应用。其中，颜料的空间分辨识别，除了实现面扫描，还能拓展到一定深度，这为特殊颜料的劣变机理、重层彩绘等复杂情况的研究提供了技术支持。此外，对于不可移动文物原位检测和有机染料分析等现实难点，随着拉曼光谱技术的提升也可实现突破。实际上，拉曼光谱技术在其他类型文物的分析检测中也有应用，在文物分析研究与保护中发挥着极具潜力又不可替代的作用。
  • 基于拉曼光谱技术的锂离子电池热失控气体探测的光学探头系统研究
    陈达, 郑笑, 郭祥, 裴琳琳
    光散射学报. 2025, 37(4): 582-592. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504007
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    拉曼光谱技术以其无损非接触的特性，为锂离子安全性评估提供了方法。本文优化设计了可用于气体检测系统的拉曼探头系统，利用Zemax进行光路设计，结果表明，系统点列图半径小于19 μm，散射光收集光路的物方数值孔径达到0.36，可以有效的收集拉曼散射光。通过Tracepro进行光线追迹，建立外光路系统的杂散光分析模型，并对外光路的机械结构做了针对性的优化设计，最终实现高杂散光抑制比的外光路光学系统，仿真分析结果表明，改进后的光学系统杂散光PST数量级达到10-6以下，有效地抑制了杂散光。以标准气体为样品建立拉曼库，对设计的探头进行了测试，实验数据表明探头光学系统的性能良好，信噪比提高150%。自主搭建气体拉曼分析系统对锂离子电池热失控气体进行了实时监测，能够准确识别出热失控前后的拉曼光谱特征，验证了拉曼探头设计的有效性，为锂离子电池热失控气体的探测提供了有效手段。
  • 权值控制下的散射光场多点聚焦
    牛喻颢, 高瞻, 符中秋, 张振华
    光散射学报. 2025, 37(4): 593-598. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504008
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    为了实现光透过无序介质后在多点位置处的聚焦，并且灵活控制各聚焦点的光斑强度，本文对波前整形技术相关算法展开研究。首先，根据相干光波在无序介质中的传输过程，介绍了传统波前整形算法实现散射光场聚焦的基本原理。接着，以散射光场在两点位置处的聚焦为例，对传统方法存在的光斑亮度分布不均、强度无法调节等问题进行分析。随后，提出了一种基于权值控制的散射光场多点聚焦策略，通过引入归一化过程和权值系数方法，优化了散射子波的相位调制方案，实现对聚焦点光斑强度的灵活控制。最后，通过仿真实验对比了传统算法与权值控制算法在多点聚焦方面的表现。实验结果表明：相较于传统的波前整形算法，权值控制算法可以有效地实现散射光场在多点位置处的聚焦，并且通过改变权值系数大小，实现了对目标点光斑强度的灵活控制。证明了该方法在多目标复杂散射光场的调控研究中有着明显优势。
  • 基于光纤传感器的溶液浓度原位测量的研究
    沈韩阳, 樊利, 陈易, 舒清豪, 杨静, 胡启威, 袁玉全
    光散射学报. 2025, 37(4): 599-608. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504009
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    溶液浓度的精确测量在环境监测、生物制药、电池安全监测等领域中具有重要的应用，本文基于光纤模间干涉原理，设计出一款单模—无芯—单模结构的全光纤传感器，并利用此传感器搭建了一套用于饱和氯化钠溶液浓度原位测量的装置。首先，通过有限元仿真模拟，优化传感器结构的几何尺寸，建立了干涉光强与NaCl溶液浓度之间的函数关系。其次，利用该传感器搭建了一套原位测量系统，精确测量了不同温度下饱和NaCl溶液的浓度，得到了在25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃、50 ℃条件下溶液浓度分别为25.62%、26.11%、26.49%、26.92%、27.38%，该结果与理论值吻合较好，最大绝对误差为0.86%。同时，该光纤传感器实现了温度的同步测量，并展现出较高的测量精度。该原位测量装置在化工、电池健康检测及极端条件监测等领域具有潜在应用价值。
  • Grad-CBAM注意力机制深度学习SERS光谱分类技术及其在血清活检诊断中的应用
    蔡雨阳, #, 米彦霖#, 曾星月, 孙晓麟, 张慧娟, 孙昊冉, 赵艳, 李雪, 闫胤洲
    光散射学报. 2025, 37(4): 609-620. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504010
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    本文提出一种基于空间-通道注意力机制结合梯度加权类别激活映射（Grad-CAM）的模块卷积神经网络（Grad-CBAM-CNN）技术，通过无标记血清表面增强拉曼（SERS）光谱筛选系统性红斑狼疮（SLE）疾病中神经精神性红斑狼疮亚型（NPSLE）疾病。该模型通过优化网络结构和引入注意力机制，高效地捕捉血清SERS光谱数据中的关键特征信息，在小数据集（300组）分类中准确率高达96.7%。通过分析不同模块CNN模型对数据的分类性能，实现了数据量与模型的最优匹配，为传统CNN的高数据依赖性和算力需求提供了解决方案。通过比较获得的四个表现优秀的CNN模型，共同定位并可视化了诊断NPSLE的4个血清拉曼特征峰。本研究不仅在小样本数据分类领域具有重要的实用价值，更为用于系统性自身免疫病早期诊断的血清特异性标志物筛选提供了技术支撑，具有潜在的临床应用前景。
  • 基于SERS运动员血液残留丙酸睾酮检测方法研究
    姜丹, 周伟卓
    光散射学报. 2025, 37(4): 621-628. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504011
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    兴奋剂检测是保障体育竞赛公平性的核心环节。丙酸睾酮作为合成代谢类固醇的代表，其痕量残留检测面临严峻挑战。本研究旨在建立一种基于表面增强拉曼光谱（Surface-Enhanced Raman Spectroscopy, SERS）技术，并结合新型智能优化算法——河马优化（Hippopotamus Optimization Algorithm, HOA）改进的支持向量机（Support Vector Machine, SVM）模型，以实现对运动员血液样本中痕量残留丙酸睾酮的高灵敏、高特异性快速检测方法。首先，对含丙酸睾酮的运动员模拟血液样本进行预处理，并利用银纳米溶胶进行SERS信号增强，获取丙酸睾酮的特征拉曼光谱指纹信息。针对SERS光谱数据维度高、背景复杂、特征提取困难等问题，本研究创新性地引入河马优化算法（HOA）。利用HOA强大的全局搜索和寻优能力，对SVM模型的关键参数进行自动优化，构建最优的HO-SVM分类模型。通过HOA优化，有效提升SVM模型的泛化能力和分类精度。结果表明SERS对血液中丙酸睾酮展现出优异的检测灵敏度。此外，经HOA优化后的SVM模型（HO-SVM）在丙酸睾酮定量中表现出色，其测试集决定系数为0.9610，均方根误差为0.0597。HO-SVM模型能有效处理SERS光谱的复杂信息，实现对丙酸睾酮特征峰的高效识别与分类。本研究成功开发了一种基于SERS技术与河马优化支持向量机（HO-SVM）算法相结合的新型检测方法。该方法充分利用了SERS的高灵敏性和指纹识别特性，以及HOA在优化SVM超参数上的优势，显著提升了对血液中丙酸睾酮的检测性能。该方法为运动员生物样本中违禁物质的精准、高效筛查提供了一种强有力的技术手段，在反兴奋剂领域具有重要的应用前景。
  • 基于拉曼光谱技术结合PCA-SVM算法对紫石英及炮制品分类鉴别的研究
    李增明, 韩斯琴高娃, 凤兰, 白丽娜, 哈斯乌力吉
    光散射学报. 2025, 37(4): 629-635. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504012
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    为了快速分类鉴别紫石英及其炮制品。首先检测了外貌非常相似的紫石英、方解石、白石英的拉曼光谱，不同产地生紫石英，紫石英的生品与炮制品的拉曼光谱。然后建立了拉曼光谱技术结合主成分分析（PCA）-支持向量机（SVM）算法的分类鉴别模型，并对拉曼光谱数据进行了分类鉴别。结果表明，对于外形相似的紫石英、方解石、白石英而言，拉曼光谱有明显的差异，因此根据拉曼光谱的明显差异通过肉眼或PCA-SVM算法都能够进行准确的分类鉴别。但是对于不同产地的生紫石英，紫石英的生品与炮制品而言，其拉曼光谱非常相似，用肉眼几乎无法进行区分，但是通过PCA-SVM算法根据拉曼光谱数据的微小差异也能够进行准确的分类鉴别，且准确率可达到100%。该方法具有快速、准确、无损、方便、仪器设备便携、成本低等优点，对矿物药的分类鉴别及其质量监控具有重要的应用价值。
  • 基于显微拉曼光谱技术的运动速干衣材质检测方法
    刘甘霖, 祝志学, 何晓霖
    光散射学报. 2025, 37(4): 636-642. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504013
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    随着人们对运动健康的重视，速干衣作为运动装备的重要组成部分，其材质的性能对运动效果和舒适度具有显著影响。传统的速干衣材质检测方法往往依赖于物理和化学性能测试，难以全面反映材料的微观结构和组成特征。本文提出了一种基于显微拉曼光谱技术的运动速干衣材质检测方法，旨在通过高分辨率的光谱分析，深入探讨速干衣材料的化学成分及其分子结构特性。首先，对速干衣常用材料进行拉曼光谱测试，提取特征峰并进行谱峰分析。其次，建立基于广义回归神经网络分类模型，并通过混淆矩阵评价模型分类精度。最后，选取市场上不同品牌的速干衣进行测试，检验模型的分类效果。结果表明，显微拉曼光谱技术结合GRNN算法可识别出速干衣材料的主要成分，识别率为100%。研究结果显示，显微拉曼光谱技术作为一种高效、准确、无损伤的检测手段，结合GRNN算法为运动装备的材料分析提供了一种新思路，具有重要的理论意义和实际应用价值，为运动速干衣材质识别提供一种高效、准确、无损的分析手段。
  • Au纳米棒-WS2-水凝胶复合结构强耦合作用及其应变调控研究
    方世豪, 章轩硕, 骆骏声, 蓝沛盛, 温锦秀, 曾炜
    光散射学报. 2025, 37(4): 643-651. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504014
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    光与物质强耦合作用是现代光学领域的关键研究方向，对量子信息处理、高灵敏度传感、光电器件等前沿技术的发展具有重要意义。本研究聚焦于二维过渡金属硫族化合物中的单层二硫化钨（WS2），实现了其与Au纳米棒在水凝胶基底上形成的复合结构的强耦合作用，获得Au纳米棒-WS2-水凝胶复合结构的拉比劈裂能高达103 meV，并满足强耦合判据条件。进一步利用双交联网络水凝胶的可逆形变特性，通过机械拉伸实现了对WS2光峰位和强度的调控，进而实现了该复合结构在应变调控下的强耦合效应。本研究证实了在室温条件下实现大拉比劈裂能和主动控制能力的强耦合体系的可行性，为强耦合体系的精确调控提供了创新思路，有望在柔性电子领域得到广泛应用。
  • 汽油拉曼光谱测量和机器学习检测模型研究
    赵海茹, 郑媛湲, 羊波, 严春荣, 庹攀登, 黄铭
    光散射学报. 2025, 37(4): 652-658. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504015
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    汽油品质对发动机的寿命、汽油的燃烧效率和尾气的排放等有直接影响，因此对汽油的品质进行检测具有重要的现实意义。本文采用拉曼光谱技术结合机器学习算法构建汽油品质的快速识别模型。首先，将92号、95号、98号汽油按照10%的梯度两两混合制作不同比例的油品样本，并采集所有类别油品的拉曼光谱数据，建立汽油拉曼光谱数据集。然后，采用非对称最小二乘法和均值归一化对拉曼光谱数据进行预处理，以提取光谱特征。最后，分别使用四种机器学习算法（包括梯度提升树、支持向量机、k近邻、随机森林）对预处理后的数据进行训练、预测和模型评价。实验结果显示，梯度提升树对所有类别油品的分类准确率、精确率、召回率以及精确率和召回率的调和平均值分别达到98.18%、98.32%、98.18%和98.18%，识别效果最好。本文提供了一种快速识别汽油品质的方法，对于流通环节油品市场监管、维护消费者合法权益提供了一种快速检测方案。
  • CaO-SiO2-B2O3三元系高温熔体及玻璃微结构的定量研究
    徐飞燕, 尤静林, 盛美琴, 赵玉帆, 刘国鹏, 夏翔
    光散射学报. 2025, 37(4): 659-668. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504016
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    本文通过气动悬浮技术制备了不同B2O3含量（0~12 mol%）及碱度CaO/SiO2=1.0的玻璃样品，采用原位高温拉曼光谱、量子化学从头计算及分子动力学模拟方法，研究了CaO-SiO2-B2O3三元系在熔融态和玻璃态下的微观结构变化。拉曼光谱分峰拟合结果表明，B2O3的引入通过增加Q3和Q4结构单元、减少Q2、Q1和Q0单元，促进了网络聚合度的提升，这一趋势在熔融态和玻璃态中均保持一致，但熔融态中Q1和Q0占比更高，而玻璃态中Q3和Q4更为显著。分子动力学模拟结果与之趋势一致，证实B2O3促进了非桥氧向桥氧的转化，从而增强网络连接性。实验与模拟的结合，验证了结论的准确性和可靠性。该研究为理解B2O3对硅酸钙的玻璃和熔体微观结构演变提供了关键依据，并为开发无氟连铸保护渣奠定了理论基础。
  • 基于激光诱导击穿光谱的空间骨丢失标志物无创检测方法
    何继业, 王泓鹏, 万雄,
    光散射学报. 2025, 37(4): 669-675. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504017
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    空间骨丢失问题是至今仍未被彻底解决的世界性难题，前期快速诊断和其治疗同等重要。由于空间站的特殊应用场景，实现临床诊断的无创评估是迈向工程应用的关键。钙离子是骨丢失标志物的典型代表，且钙离子主要通过尿液排出体外，通过对尿液中尿钙值的检测有助于间接评估空间骨丢失。因此，本文提出一种基于激光诱导击穿光谱结合机器学习算法实现骨丢失标志物无创检测的方法。首先，对临床收集的尿液样本进行尿钙值的生化分析；然后，采用LIBS系统实测试纸条吸附的尿液样本，并对收集的LIBS光谱进行数据预处理；其次，解译尿液样本产生的等离子体发射光谱，分析钙元素特征峰强与尿钙值的相关性；最后，利用偏最小二乘回归算法建立了尿钙值的定量预测模型，其中训练集和验证集的R2分别为0.9362和0.9328，RMSE分别为0.5142和0.5091。总之，本文提出并验证了一种骨丢失标志物无创检测的新方法，该方法对空间骨丢失的早期诊断具有一定的参考价值。
  • 基于花斑翠鸟优化支持向量分类辅助拉曼光谱的体外凝固血液鉴定
    刘春伟, 朱宏盛, 栗家通
    光散射学报. 2025, 37(4): 676-681. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504018
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    体外凝固血块的无损伤鉴别技术对法医检测具有重要意义，其能为案件调查提供关键的科学支持和证据。无损伤拉曼光谱检测对物证保护和多技术验证提供了基础，本文提出了一种针对体外凝固血液的拉曼光谱检测方法，研究了猫类、犬类与人类血液拉曼光谱特征谱峰代表的化学信息，对比了三种血液的拉曼光谱差异，结合花斑翠鸟优化支持向量机算法实现了对猫类、犬类与人类凝固血液的无错误鉴别。通过混淆矩阵说明了该方法的鉴别效果。总之，本文为案发现场凝固血液的快速、无损伤鉴别提供了切实可行的检测方案。
  • 支持向量机算法赋能显微拉曼光谱技术快速识别生物降解塑料的类别
    李佩, 勾健安, 姜斌
    光散射学报. 2025, 37(4): 682-690. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504019
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    石化塑料污染已成为环境污染的全球性问题，生物降解塑料替代石化塑料是未来人类可持续发展和科技文明发展的大趋势。然而不同生物降解塑料的降解条件有所差异，为提高生物塑料的降解速率、缩短降解周期，有必要对生物降解塑料进行分类和识别。面向不同类型生物降解塑料的快速识别问题，本文提出一种支持向量机算法结合显微拉曼光谱技术实现生物降解塑料的快速判别。通过显微拉曼光谱仪获取不同类型生物降解塑料的标准振动光谱，分析各类生物降解塑料的拉曼光谱特征峰及其对应的分子振动键，解译不同生物降解塑料的光谱特征，并建立相应的生物降解塑料标准品数据库。基于拉曼光谱数据库对比不同核函数对支持向量机分类模型的影响，并通过混淆矩阵和Macro-average方法评价模型的分类效果，其中基于多项式核构建的（按照文章结果，这里是否修改更为恰当，相应英文摘要也要修改）SVC对测试集最优分类结果的精准度为0.996，召回率为0.996。研究结果表明支持向量机算法结合显微拉曼光谱技术可实现对不同类别生物降解塑料的分类和识别，该技术为应对未来人类社会生物降解塑料大规模推广后相关垃圾处理问题提供了方法学上的参考。
  • RFE-GBDT算法联合Raman光谱鉴别运动营养素补充剂成分
    梁杰, 公健
    光散射学报. 2025, 37(4): 691-698. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504020
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    随着运动营养素补充剂在健身与运动领域的广泛应用，其成分的准确鉴别变得尤为重要。传统的成分检测方法往往耗时长、成本高，且对操作人员的专业技能要求较高。本研究旨在结合递归特征消除(Recursive Feature Elimination, RFE)和梯度提升树(Gradient Boosting Decision Tree, GBDT)组合算法模型与拉曼光谱技术，探索高效、准确的运动营养素补充剂成分鉴别方法。首先，对收集到的拉曼光谱数据进行预处理，包括去噪声、归一化以及特征提取等步骤，以提高数据的质量和可用性。其次，在特征选择后采用RFE-GBDT算法构建定量模型，并通过决定系数和均方根误差评估其在成分鉴别方面的准确率和鲁棒性。最后，经过实验验证RFE-GBDT算法预测参数R2和RMSE分别为0.9632和3.6713，结合RFE-GBDT算法与拉曼光谱的模型在运动营养素补充剂成分的鉴别上表现出色。实验结果表明，该方法不仅提高了成分鉴别的准确性，还显著缩短了分析所需的时间。通过对比传统检测方法，所提方法在效率和经济性上均具备明显优势。本研究表明，RFE-GBDT算法与拉曼光谱的结合为运动营养素补充剂成分鉴别提供了一种新颖且有效的解决方案，具有广泛的应用前景。未来的研究可以进一步探索其他机器学习算法与光谱技术的结合，推动运动营养素分析技术的发展，为消费者提供更加安全、有效的产品保障。
  • 四种苯丙胺类新型毒品的拉曼光谱分析研究
    王树栋, 欧阳佳慧, 王椰, 张艳, 郑璇
    光散射学报. 2025, 37(4): 699-704. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504021
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    苯丙胺类毒品是最常见的毒品类型，为了探究拉曼光谱在苯丙胺类毒品快速检测中的应用，本研究结合拉曼光谱实验、密度泛函理论计算和PED(势能分布)分析，研究了DOB、TMA、3-FA和4-FA等四种苯丙胺类新型毒品的拉曼光谱，并对其主要特征光谱进行了归属。研究发现，对于苯丙胺类物质，苯环的呼吸振动和变形振动拉曼活性最强，但是由于取代基团的不同，其特征峰表现出明显差异，苯环对位取代和间位取代导致苯丙胺的拉曼性质出现明显不同。研究结合化学结构对四种苯丙胺类拉曼光谱进行了分析研究，为苯丙胺类物质的拉曼光谱快速检测提供了重要参考。
  • 基于拉曼光谱技术和PCA-SVM算法的乙醇浓度检测方法研究
    黄晓宇, 羊波, 陈梦雪, 周炜博, 曹静, 黄铭
    光散射学报. 2025, 37(4): 705-709. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504022
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    乙醇作为一种重要的有机溶剂广泛应用于制药、燃料、化工等各类生产过程中，研究快速检测其浓度的方法具有现实意义。测量了不同浓度乙醇溶液（10%~100%，间隔10%）的拉曼光谱数据，建立了数据集。然后将数据分为训练集和测试集，采用主成分分析PCA对数据进行降维，并结合支持向量机SVM进行分类。实验结果表明，采用PCA-SVM算法对测试集上数据的分类精度达到100%，证明了本文介绍方法的有效性。
  • 变温红外光谱法分析头孢呋辛酯升温过程的结构变化
    张倩芝, 管艳艳, 陈晓红, 杨慕紫, 陈建
    光散射学报. 2025, 37(4): 710-715. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504023
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    本文利用变温红外光谱检测技术对药物头孢呋辛酯在升温过程的光谱进行的检测分析，对原图进行全波段分析而未能发现头孢呋辛酯的各特征红外吸收峰在180 ℃内有明显变化。对升温过程采集的系列红外光谱进行二维相关光谱分析后发现碳碳双键C=C的吸收峰（1666 cm-1）与碳氧双键C=O的吸收峰（1716 cm-1）对温度的变化非常敏感，并且具有相关性。结合移动窗口二维相关谱，精准定位了头孢呋辛酯的C=C、C=O都从80 ℃开始发生变化。本文证实了利用变温红外光谱法并结合二维相关光谱分析，确证了头孢呋辛酯在受热达到80 ℃后开始异构化为头孢呋辛酯δ-3异构体的过程，为药物结构的热稳定性的研究提供了快速、原位的无损测试技术及分析方法。

  • 基于FTIR研究不同处理方式对魔芋葡甘露聚糖分子结构的影响
    刘艳, 王冬冬, 刘瑾, 司民真
    光散射学报. 2025, 37(4): 716-724. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504024
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    本研究采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）及二阶导数光谱技术，系统探讨了魔芋葡甘露聚糖（KGM）在加热（95 ℃, 3 h）、浸泡（20 ℃, 24 h）和干燥（50 ℃, 48 h）条件下的结构变化。重点考察了896 cm-1（β-糖苷键）、1156 cm-1和1078 cm-1（C—O—C键）以及2944 cm-1和2882 cm-1（C—H键）的峰面积和峰高。结果显示，加热处理下，1156 cm-1和1078 cm-1峰面积分别下降（15.4±3.0）%和（41.2±3.0）%，而896 cm-1峰面积和峰高分别上升（300.0±50.0）%和（240.0±30.0）%，提示高温诱导C—O—C结构受损及β-糖苷键重排或交联；浸泡处理则使1156 cm-1和1078 cm-1峰面积分别上升（15.4±3.0）%和（25.5±3.0）%，而896 cm-1峰面积仅增加（50.0±10.0）%（峰高下降），表明水合作用有助于稳定C—O—C结构；干燥处理对C—O—C结构影响较小，但使896 cm-1峰面积下降（50.0±10.0）%，可能影响凝胶性能。二阶导数光谱显著增强了特征峰解析度，进一步验证了FTIR数据的准确性。研究结果为KGM在食品加工及储存过程中的结构稳定性调控提供了理论依据，并为多糖材料结构—功能关系的研究提供了方法支持。
  • 基于FTIR的鲜黄花菜中秋水仙碱类结构识别与表达强度估算
    刘艳, 王冬冬, 邹亚峰, 司民真
    光散射学报. 2025, 37(4): 725-735. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504025
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    黄花菜（Hemerocallis citrina）因其营养价值与药用潜力被广泛食用，但其是否含有秋水仙碱（Colchicine）类毒性结构仍存在学术争议。为探究该问题，本研究采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术，对鲜黄花菜不同部位（根、茎、花）中秋水仙碱类结构的存在性及相对表达水平进行分析。通过引入秋水仙碱标准品和阳性对照植物秋水仙球茎样品，构建酰胺C=O、甲氧基C—O、醚键C—O—C等典型功能团的特征峰识别体系，实现结构的快速筛查。在此基础上，提出基于六个关键特征峰的吸光度与面积归一比值分析方法，并构建特征峰组合指数（Colchicine-related Expression Index, CEI）模型，用于评估目标结构的相对表达强度。结果表明，花部样品在各功能区的特征峰响应最强，CEI值显著高于茎和根部，提示花部可能为秋水仙碱类结构的主要潜在富集区域。本研究提出的“结构识别-比值计算-组合建模”分析策略，为复杂植物样品中微量毒性结构的快速识别与表达强度估算提供了光谱学支持，具备良好的应用推广前景。
  • 邯郸金银塗乘舆大爵酒樽及承盘表面锈蚀物拉曼光谱分析
    王静, 李蔓
    光散射学报. 2025, 37(4): 736-743. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504026
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    金银塗盛舆大酒樽及承盘作为东汉王侯墓葬出土的带铭文青铜文物，对研究当时蜀西工工官设置、青铜器铸造等具有重要意义。对其进行保护处理前先进行锈蚀物分析检测，采用拉曼光谱和偏光显微分析，发现锈蚀物包括赤铜矿、孔雀石、蓝铜矿、黄铅矾和氯铜矿，其中氯铜矿为有害锈，必须进行清理。

  • 阿富汗祖母绿的谱学特征研究

    王莉, 罗猛, 白莹, 张秋春
    光散射学报. 2025, 37(4): 744-750. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504027
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    随着阿富汗祖母绿在祖母绿市场中的地位升高，有效鉴别阿富汗祖母绿的特征成为当前的主要研究要点。本文运用体式宝石显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、紫外-分光光谱仪和微区激光拉曼光谱仪等大型仪器对阿富汗祖母绿样品的宝石学特征、谱学特征进行测试分析。紫外-可见光谱图显示阿富汗祖母绿为Cr3+、V3+共同作用呈绿色，Fe2+导致祖母绿带有蓝色调。红外光谱图表明阿富汗祖母绿属于II型水为主的祖母绿类型。激光拉曼光谱图显示，整体上阿富汗祖母绿的基团振动强度在晶体垂直c轴方向大于平行c轴方向强度。
  • 蓝紫色危地马拉翡翠的宝石学及谱学特征研究
    张莲, 陆太进
    光散射学报. 2025, 37(4): 751-756. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504028
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    近年来，危地马拉翡翠在我国珠宝交易市场中备受关注，其中绿色及灰蓝色品种最为常见。本研究以蓝紫色危地马拉翡翠为研究对象，在常规宝石学测试的基础上，结合红外光谱、X射线荧光光谱（XRF）、拉曼光谱等分析测试技术，对其宝石学特征、光谱学特征及颜色成因进行了系统研究。结果表明，蓝紫色危地马拉翡翠的主要矿物组分为硬玉，其红外光谱和拉曼光谱均显示出硬玉的特征峰。DiamondViewTM下样品具有黄绿色荧光。结合此荧光特征和XRF测试结果，表明样品中Fe和Ti含量较高；而Mn含量相对偏低。紫外-可见吸收光谱显示，614 nm和538 nm处分别存在由Fe2+-Ti4+和Fe2+-Fe3+电荷转移引起的吸收带，表明其致色成因与Fe2+、Fe3+、Ti4+密切相关。

  • 海螺珠及大凤螺壳珍珠层原生表面与其断面的红外漫反射光谱差异及形成机制
    黄雪冰, 严雪俊, 陆倩芸, 孔烨, 高嘉依, 严俊
    光散射学报. 2025, 37(4): 757-764. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504029
    摘要 ( ) PDF全文 ( ) 可视化 收藏
    应用傅里叶变换红外（FTIR）漫反射光谱首次获得海螺珠及大凤螺壳的原生表面与相应断面的光谱差异性特征，并结合扫描电子显微镜（scanning electron microscopy，SEM）、X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）就上述差异性形成机制予以探究。结果表明：海螺珠及大凤螺壳珍珠层的原生表面与其对应的断面红外漫反射光谱存在显著的差异性，体现在：①两者原生表面生物文石的ν3谱带强度与ν2谱带的强度比值大于相应断面上文石对应峰位的强度比值；②两者珍珠层原生表面生物文石的ν2谱带较断面上文石ν2谱带峰位出现明显频移，同时原生表面上的ν2谱带的半高宽小于断面上文石ν2谱带的半高宽；③海螺珠与大凤螺壳珍珠层断面上的文石存在842 nm处的特征峰，但该特征峰并未见于海螺珠与大凤螺壳珍珠层的原生表面。SEM及XRD测试发现，原生表面与断面方向上文石晶体的结晶学各向异性是造成上述红外谱图及XRD衍射谱峰出现特异性的直接原因。研究工作对于认知生物矿化、海螺珠与基于大凤螺壳磨制的圆珠的检测鉴别具有较重要的指导意义。
  • 西夏《释迦牟尼佛》唐卡检测分析研究
    王艳玲, 张雨婷, 马莉, 魏亚丽, 周媛
    光散射学报. 2025, 37(4): 765-770. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504030
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    本文采用显微形貌观测、扫描电镜、近红外成像技术、X射线荧光光谱技术、激光拉曼光谱技术等方法对西夏《释迦牟尼佛》唐卡的纤维、组织结构和表面彩绘颜料成分进行了检测分析。这些检测手段确定了唐卡画芯丝线材质为天然桑蚕丝以及丝线编织法为平纹编织，为了解唐卡的材质和制作工艺提供了重要依据。另外，还明确了唐卡彩绘颜料成分，如红色由铅丹和朱砂混合颜料绘制、白色由铅白颜料绘制、主尊绿色由含Cu元素的绿色颜料绘制，有助于深入了解唐卡的颜料使用情况，对研究唐卡的绘制工艺、年代鉴定以及文化内涵等方面具有重要意义。
  • 基于Res-CAE的国画细节与颜色增强
    朱世豪, 冯洁, 孙丽存, 李欣庭, 袁娉, 邓红杨
    光散射学报. 2025, 37(4): 771-780. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504031
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    本研究针对中国画数字化保护中的颜色与细节再现问题，提出分阶段优化的技术框架。在基础研究阶段，为解决传统光谱反射率方法存在的空间信息缺失及主观依赖问题，创新性地构建了残差-卷积自编码器（Res-CAE）深度学习模型。该模型通过协同学习高光谱数据立方体的空间与光谱维度特征，在CAVE数据集及多种测试场景（包括标准色卡、中国画色卡等）中展现出显著优势，其重建结果以CIEΔE00<0.7、光谱反射率RMSE>0.0995达到令人满意的效果。针对Res-CAE在空间分辨率与细节纹理表征上的局限，本研究进一步提出融合高斯-拉普拉斯变换的增强框架：通过构建细节增强模块，发现高斯增强虽能提升纹理细节（梯度幅值提升27.93%），但其在24色色卡测试中导致79%的色块出现ΔE00>3的不可接受色差（仅色块3、9、19合格）；而拉普拉斯增强在保持细节提升的同时，其色差表现（ΔE00<3.076）显著优于Res-CAE重建数据。通过主客观联合验证解决了量化指标与视觉感知的冲突，证实场景化增强策略的有效性：拉普拉斯变换更适配高饱和度场景的“色彩-细节”协同优化需求，而高斯增强仅建议用于纹理复杂度优先的非色彩敏感区域，为国画数字化再现的“色彩-细节”协同优化提供了可扩展的技术路径。
  • 首都博物馆馆藏汉代铜盆的科学分析和整形修复研究
    张心远, 周华, 倪炎
    光散射学报. 2025, 37(4): 781-788. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504032
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    本文研究的汉代青铜盆，为首都博物馆馆藏三级文物,北京延庆出土，该件铜盆通体布满绿色锈蚀物，变形严重。本文首先采用金相、XRD、XRF等方法对铜盆的制作工艺和病害进行分析，制作工艺断定为铸造，存在氯元素，需要进行脱盐。由于此件器物变形严重，整形是本次修复的重点，通过对锤击法、传统模压法和液压千斤顶模压法三种方法进行试验，根据整形效果，选出使用液压千斤顶对腹部的大面积变形进行修复；对现有的整形工具进行改造后有效的降低了对器物的损伤，并能够满足大口径青铜器的整形需求，经修复后达到了预期的保护效果。
  • 敖汉旗下洼镇八旗遗址出土红山文化彩陶的科技分析
    李明华, 付倩丽 , 夏寅, 惠娜, 张尚欣, 付菲, 马甜
    光散射学报. 2025, 37(4): 789-797. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504033
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    八旗遗址位于内蒙古赤峰市敖汉旗下洼镇，在2016年的联合考古调查中发现17处红山文化遗存，除一处为祭祀址外，其余均为居住址，采集到大量红山文化时期陶器残片。鉴于以往对于红山文化出土彩陶的科技分析工作较为匮乏，本研究选取9件彩陶筒形器残片、5件彩陶钵残片及一件敛口彩陶罐残片进行了科技检测，分析内容包括彩陶颜料的结构与成分组成、陶胎的岩相组成以及陶胎的烧成温度。分析结果显示彩陶黑彩颜料以黑锰矿为主，红彩以赤铁矿为主；陶胎质地紧密，羼和料均匀，为人工筛选所致；筒形器烧制温度较高，可达1100 ℃。本文通过对红山文化陶器制作工艺的分析，初步揭示红山文化时期的陶器制作存在着一定的程度标准化生产。

  • 基于IPSO-GA算法的水质检测特征波长提取方法
    包涵, 曹洪奎, 沈佳
    光散射学报. 2025, 37(4): 798-804. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504034
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    针对水质检测过程中单一特征波长提取方法泛化能力不足而导致检测精度低的问题，本文提出一种改进粒子群-遗传（IPSO-GA）算法的水质检测特征波长提取方法。通过改进粒子群（IPSO）算法动态调整惯性权重和学习因子，增强算法的全局搜索能力和局部搜索能力，提高收敛速度，并引入遗传（GA）算法增强算法的全局搜索能力，避免算法陷入局部最优解。将IPSO-GA算法提取的特征波长与偏最小二乘法（PLS）结合，构建IPSO-GA-PLS水质检测预测模型，与其他预测模型作对比。实验结果表明，本文提出的IPSO-GA算法在特征波长提取方面相较于传统方法能够有效处理噪声干扰，选择最具代表性的波长。基于该算法的IPSO-GA-PLS水质检测预测模型的均方根误差（RMSE）降低到0.0345，平均绝对误差（MAE）达到0.0308，相关系数提高到99.86%，能够更快速、准确地进行水质检测，为水质检测提供一种高效的预测模型。
  • 深度学习下花椒的傅里叶红外光谱分析鉴别研究
    马殿旭, 蔡彦, 李孝攀, 程立君, 单长吉, 杜国芳
    光散射学报. 2025, 37(4): 805-812. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504035
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    傅里叶红外光谱（FTIR）技术以其快速、无损、准确等特点广泛运用到水稻、天麻、烟草和核桃等众多农作物的分析研究中。文章应用傅里叶红外光谱（FTIR）、二维相关红外光谱（2D-IR）和深度学习中的卷积神经网络分析（CNN）对不同种类不同地域的7种花椒进行了分析鉴别研究。傅里叶红外光谱中，均在3500~2850 cm-1、1650~1400 cm-1和1250~1000 cm-1等范围表现出了较强吸收峰，可以看出花椒含有挥发油、生物碱、蛋白质、糖类和纤维素；在花椒光谱中，只有四川汉源藤椒在2930 cm-1、2860 cm-1和1750 cm-1吸收较强，与其他花椒光谱相比，表现出明显差异，其他花椒光谱均相似，因此仅用傅里叶红外光谱很难鉴别7种花椒。以温度为微扰，对光谱进行2D-IR分析，在同步光谱中，随着温度的升高，2D-IR在1000 cm-1、1420 cm-1和1650 cm-1出现了相对较强的自动锋，表明花椒中的酯类、酚类和蛋白质出现一定的分解；另在7种样品的2D-IR中，只有茨院九叶青和江津九叶青的自动锋位置和强度非常相似，其余花椒均表现出不同的自动锋，依据其差异可以对大部分样品进行区分鉴别。进一步对7种花椒183个花椒光谱进行深度学习中的CNN分析，随机选择129个样品光谱数据进行模型训练，模型在训练集上的分类准确率达到100%的最优状态，对54个样品光谱进行预测，预测光谱样本只有一个错分，准确率达到98.15%。因此FTIR、2D-IR和深度学习中的CNN可以对花椒进行准确分类，并且该方法可以运用到其他物质分类鉴别分析。

  • 基于高光谱的番茄病毒病分级检测识别
    袁娉, 冯洁, 张江坤, 邓红杨, 朱世豪, 陈洁
    光散射学报. 2025, 37(4): 813-821. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504036
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    病毒病是影响番茄产量的重要因素，该病传播范围广且易致植株枯死、果实减产乃至绝收。本文利用高光谱相机和彩色相机分别采集番茄四个发病期的叶片的高光谱数据和高清图片，将病害分为四个级别。对四个等级病害高光谱数据，采用卷积平滑、多元散射矫正和标准正态变换等进行光谱预处理。将原始数据以及预处理后的数据进行主成分分析，分别利用主成分数据、全波段数据结合BP神经网络（BP）、支持向量机（SVM）建立番茄病毒病等级检测模型，结果表明，BP与SVM两个模型的平均识别准确率都高于87.5%，其中全波段建模各级检测平均值为93.3%、92.4%、87.5%、98.0%；主成分建模各级检测平均值96.6%、92.7%、91.3%、98.9%。
  • 多维数据融合检测识别番茄病害
    袁娉, 冯洁, 王少波, 张江坤, 陈洁, 李欣庭
    光散射学报. 2025, 37(4): 822-831. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504037
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    农作物病害是影响农作物产量的关键因素之一，而病害的精准识别是农作物病害预防工作中的重中之重。本文提出一种对番茄病害叶片分别使用基于颜色、图像、光谱结合机器学习或深度学习网络的分类方法。具体地，先用相机在标准D65光源下的RGB图像，用图像分割出病害叶片的病害区域，提取病害区域的平均RGB值，确定每种病害的RGB颜色阈值区间，对每种病害的RGB值进行可视化聚类后，用深度学习网络AlexNet对自制番茄病害叶片图像数据集进行分类，测试集最高准确率可达87.95%。再用高光谱分选仪采集不同病害叶片的光谱曲线，发现它们的平均光谱曲线差异明显，采用连续投影算法提取特征波段后，利用支持向量机算法对病害叶片的特征光谱数据进行分类处理。结果显示，测试集的平均分类准确率高达95.28%。
  • 基于ResNet结合近红外光谱高低值木材种类鉴别
    段明康, 辛英健, 李康, 王泓鹏, 万雄,
    光散射学报. 2025, 37(4): 832-837. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504038
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    目前国内高值家具市场鱼龙混杂，给市场监管带来很多困难。因此，如何快速、无损地鉴别高、低值木材是当前亟待解决的难点。本文实现一种基于残差网络算法结合近红外漫反射光谱鉴别高、低值木材种类的方法。首先，在上海市质量监督检验技术研究院的协助下，遴选了11种不同种类的高、低值木材，其中包括红木国标GB/T 18107-2017中包含的6种高值红木和其他常见的5种木材。并统一打磨了木材表面的漆面；其次，结合木材纹理形貌及成分分布呈现的非均匀特性，采用随机多点探测的方式获取木材表面漫反射的近红外光谱，并通过多点平均的策略获得具有统计学规律的近红外漫反射光谱；再次，本文对获得的11种高、低值木材的近红外光谱进行了解译，对850~1740 nm光谱范围中重要的吸收峰的峰位进行了归属，将木材中纤维素、半纤维素、木质素等成分差异这一木材种类本质区别在光谱数据中进行了映射，明确了残差网络分类的光谱依据；最后，由于残差网络通过其中残差模块引入的短路连接解决了传统卷积神经网络随着网络层数的增多，出现的梯度消失或梯度爆炸问题，基于残差网络构建了11种木材的分类模型。研究结果表明，将随机、多点探测的光谱使用多点平均的策略处理后，具备了表征木材种类属性的统计学特征，其残差网络分类模型的平均准确率为99.6%。本文将近红外漫反射光谱技术与残差网络算法结合，实现了11种高、低值木材种类的鉴别应用，同时证明随机多点探测的方式是消除或减弱局部差异的有效方法。总之，本文提出的残差网络结合近红外漫反射光谱的探测方法对于市场快速在线监测木材种类的应用具有重要的意义和参考价值。
  • 基于红外光谱结合智能网络算法对麦冬不同炮制品的定性判别分析
    桑宏扬, 田瀚举, 乔俊昊, 薛洋洁, 李运法, 赵新梅, 杨春静, 杨玲
    光散射学报. 2025, 37(4): 838-848. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504039
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    采用红外光谱技术结合智能网络算法对麦冬不同炮制品进行定性判别分析。采集麦冬不同炮制品的红外光谱数据，使用决策树（Decisiontree，DT）、卷积神经网络（convolutionalneuralnetworks，CNN）智能网络算法对其进行定性判别分析，对比不同算法及建模波段下模型混淆矩阵（confusionmatrix），计算其准确度（Accuracy）、精确度（Precision）、召回率（Recall）。在中红外DT模型中，鲜麦冬判别模型相较于其他样品判别模型准确率较低，在近红外DT模型中判别模型表现较好；在CNN判别模型中，中红外以及近红外波段建立的判别模型均达到了较好的判别准确率。红外光谱技术构建的定性判别模型可作为麦冬不同炮制品的有效鉴别手段，且近红外光谱结合卷积神经网络的智能鉴别模型具有整体优势，该方法不仅实现了检测过程的快速无损化，还通过先进的数据分析算法提升了判别可靠性，为麦冬不同炮制品的精准识别提供了创新性的技术方案，对推动其质量控制标准化具有重要参考价值。

  • 红外光谱结合化学计量学对热敏纸涂改液的分类研究
    赵怡博, 王晓宾, 许金锋, 张令申
    光散射学报. 2025, 37(4): 849-855. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504040
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    为了快速无损鉴别热敏纸涂改液，基于傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）结合化学计量学对32种市售热敏纸涂改液进行了分类鉴别。采集涂改液样品的红外光谱，经基线校正、平滑及纵坐标归一化预处理后，利用主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）提取7个主成分（累计方差贡献率95.92 %），有效实现数据降维。通过K均值聚类（K=3）与层次聚类验证，样品被划分为3类，三维主成分得分图显示同类样品聚集且类间分离显著。进一步构建朴素贝叶斯、随机森林和Fisher判别模型进行预测，留一交叉验证显示朴素贝叶斯模型的准确率为90.62 %，随机森林与Fisher判别模型准确率均为93.75 %。研究表明，红外光谱结合化学计量学方法可高效鉴别热敏纸涂改液种类及成分差异，为物证鉴定与犯罪溯源提供可靠技术支撑。
  • 基于Kubelka-Munk理论和DBN神经网络预测混合颜料的可见光光谱
    曹洺于, 裘城聪, 潘国祥, 王远飞, 肖春明, 徐敏虹, 李金花
    光散射学报. 2025, 37(4): 856-863. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504041
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    无机颜料的智能配色及光谱预测是颜料行业存在的重要问题，本文通过制备沉淀法制备Ca-FeOOH、ZnAl-LDHs-AG等两种黄色和蓝色颜料，通过XRD表征确认两种颜料的物相，并测试由Ca-FeOOH、ZnAl-LDHs-AG组成的物理混合得到不同比率的绿色颜料光谱。本文提出了一种基于混合K-M+DBN神经网络的混色机理建模方法，用于预测混色体系的反射率值，并对模型的可靠性进行验证。研究结果表明，模型预测准确率达到97%以上，具有优异的光谱预测能力。
  • 基于红外光谱反演冬虫夏草腺苷含量中辛普森积分算法的应用
    刘子恒, 唐延林, 章志龙, 刘汉成, 宗谨, 吴贤忠
    光散射学报. 2025, 37(4): 864-870. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504042
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    研究了野生冬虫夏草中腺苷含量与其红外光谱的相关性，发现有五个关键的波段范围：418.48～703.90 cm-1、732.83～817.68 cm-1、1039.46～1299.81 cm-1、1928.50～2967.96 cm-1、3598.58～3752.86 cm-1。用辛普森积分法处理这些关键波段，得到了面积（Area）、半高半宽（FWHM）及面积与最高点比值（A/H）这三个指标，用这三个指标和这些波段平均值（Mean）建立多元回归（MLR）模型。结果显示，Area和A/H的模型表现最好，决定系数分别为0.815和0.832，RMSE分别为0.072和0.066。而FWHM的表现相对较差，决定系数只有0.685。验证结果显示，Area和A/H的模型表现依然优于其他模型，决定系数依次为0.842和0.826，这对快速检测冬虫夏草中的腺苷含量提供了理论依据。
  • 光通过散射介质实现条纹投影
    段美刚, 张晨龙, 王建敏, 王静
    光散射学报. 2025, 37(4): 871-878. https://doi.org/doi:10.13883/j.issn1004-5929.202504043
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    结构光照明与条纹投影是光学三维测量技术中重要的组成部分，在许多应用中起着非常重要的作用。然而，当处于复杂环境中时这种技术会受光散射的影响而受到限制。为了减少散射效应对投影信息传输造成的影响，本文提出使用星鸦优化算法对入射光波前相位进行调制，并利用该方法实现在散射光场中进行条纹图像投影，能够通过散射介质投影不同数量，大小以及角度的条纹图像。这一结果有可能会拓宽基于条纹的成像技术的范围，也为发展基于反馈的波前整形的散射光场调控提供新方案。
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