在生物检测领域，光谱技术被广泛应用于基因、分子、蛋白、组织等各种对象的快速、无损、非标记检测。随着高通量高精度的检测需求日益增高，对检测技术的要求也不断提高，传统的光谱检测技术由于自身条件的限制，已经不能满足要求。而超光谱成像技术克服了传统光谱技术每次只能测量整个区域平均光谱信息或单个点光谱信息的缺陷，可以同时测量整个样本区域所有点的光谱信息，将样本的空间信息和光谱信息结合分析，充分利用两者的优势，满足高通量高精度的检测需求。　　具有光子禁带特性的光子晶体，以其独特的光学调制能力，在生物检测领域应用广泛，但是目前光子晶体的检测手段主要基于光纤光谱仪或是肉眼观察颜色变化，不能充分发挥光子晶体的优势。而超光谱成像技术的引进，正好弥补了这个缺陷。本论文的主要目的在于研究不同光子晶体结构的光谱分布规律及特点，并根据不同光子晶体结构的特点开发相应的超光谱成像检测系统，将两种技术结合，应用于生物检测领域。主要工作如下:　　(1)模拟显微镜柯勒照明方式，研究照明光线入射到光子晶体微球表面的入射角分布规律，进而计算分析出微球不同部位光子禁带的分布情况，再通过对入射光线和反射光线的几何分析，解释了光子禁带与反射光谱和荧光激发光谱之间的关系。结果显示光子晶体小球荧光图像上出现的暗斑或暗环产生于光子晶体禁带结构，从另一个方面证明光子禁带能够抑制特定频率的光子在光子晶体中的传播。本章的结果对光子晶体小球应用于多元生物检测领域具有很大的借鉴意义。　　(2)搭建了一个光子晶体的扫面系统，主要设计了照明光源的照明方式，分析了光谱平滑算法对去除噪声干扰的效果，并设计一个特征峰提取算法用于判断大面积光子晶体膜结构的均匀性。结果显示该系统可以判断出不同结构光子晶体膜的均匀性，检测灵敏度高，结果准确。为制得大面积均匀稳定的光子晶体膜提供检测工具，同时我们的方法也可以应用于光子晶体膜传感器的实际检测，使得光子晶体膜传感的检测更加精确，为光子晶体膜传感器的大规模应用提供保障。　　(3)研发了一套超光谱成像系统，主要由一个制冷CCD相机，一个超光谱仪，一个倒置荧光显微镜和一个数据处理软件组成。系统设计了一个优化的局部分割算法用于实现微弱荧光小球的分割提取，获取每个微球的编码信息，随后设计一个解码算法用于不同种类小球的分类，最后设计了一个荧光背景校正算法用于荧光强度的计算。实际生物应用结果显示，本系统的微球分类精度高，荧光计算值稳定准确。证明超光谱成像系统能够实现多元检测中光子晶体小球微阵列的检测分析，为以后片上光谱仪应用于微流控光子晶体阵列检测打好基础。