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核磁共振(NMR)波谱技术具有非侵入、无损伤以及高分辨率（提供化学位移及标量偶合等分子水平信息）的特点，被广泛应用于化学结构鉴定、生物蛋白分子三维结构解析及医药检测等众多领域。然而，高分辨的核磁共振波谱通常要求高度均匀且稳定的磁场条件。这种要求在很多时候是无法满足的，例如存在磁化率不连续的生物组织内部及不同组织的分界面。因此，不均匀磁场条件下的高分辨核磁共振波谱方法研究具有重要的意义。本文利用局部磁场均匀性、谱线增宽相干及时空编码技术在不均匀磁场下获取谱图，进而以模式识别为基础设计相应的校正算法，从而重构出高分辨一维或者二维核磁共振波谱。主要研究内容如下: 一、由于不均匀磁场带来的谱线增宽随着待检测样品尺寸的增长而趋于严重，故而在足够小的样品体素内磁场是均匀的。借助于三维梯度对样品的三个正交方向进行编码（一维频率编码与两维相位编码），从而获取对应于小体素的一系列一维波谱。在这一系列的高分辨波谱中，同一共振的谱峰之间存在不均匀磁场引起的频率差。此时，引入模式识别以自动识别不均匀磁场引起的频率差，并通过圆周移位的方式完成校正。校正后，通过累加投影就可以提供高分辨的磁共振一维谱。与该校正算法配套施用的脉冲序列仅包含单个射频脉冲，对脉冲角度不准有一定的适应能力。 二、不均匀磁场条件下磁共振波谱面临的主要问题是谱线增宽引起谱峰混叠，进而导致信息损失。在间接维演化的过程中施加梯度，可以使谱线不再沿着产生相互混叠的方向增宽，从而避免混叠，保留高分辨信息。按间接维施加梯度的不同，该方法可以分为三种。三种方法产生的谱图经过模式识别校正后可提供高分辨的磁共振一维谱。这种基于谱线增宽相干的方法能以高信噪比在不均匀磁场下提供标量偶合信息。 三、虽然基于局部磁场均匀的校正方法与谱线增宽相干方法都可以拓展多维波谱，但存在采样时间长的问题。因此，引入能够在单次扫描内完成二维谱采集的时空编码方法。提出反式k空间的概念，基于模式识别在该空间内设计校正算法，从而提供高分辨的二维核磁共振波谱。这种方法不增加脉冲序列的复杂度，借助于一个新的数据空间处理谱图，简便快捷地获得谱图质量的提高。由于该方法采样速度极快，可用于不均匀化学反应体系的实时检测。