【TL73】高光谱成像分析仪产业化项目实施方案报告.doc文档存档

为了克服多光谱扫描仪光谱信息量太少的缺 传统照相机获得的是目标的几何影像信息，随着光学技术的发展， 人们提出了多光谱扫描仪的概念，但它只能提供目标在有限几个谱段范 围的光谱信息。

，使宇 宙空间和微观世界的探索更为有效准确，同样也使人们对自然界的认 知水平和能力有了较大的提 人类利用光作为媒介获取周围环境的信息是既本能的而又自然的， 然而人类在生理上能直接感知的仅为可见光，它只是光信息中的很小的 部分。

随着光学理论发展，人们发现在光中还包含着大量的信息，这 些信息可以用光谱来描述，而且对于不同的景物或目标，其光谱的分布 形式具有较大的差别。

此后，随着测谱学理论的发展和成像光谱学的建 立以及成像光谱技术的应用，使得人们有能力获得这些信息，并利用这 些信息，使得人们对景物或目标的分析和识别变得更加精准。

应当说， 成像光谱学理论及析和识别变得更加精准。

应当说， 成像光谱学理论及其相关技术使得人们可以从中获取更多的信息此后，随着测谱学理论的发展和成像光谱学的建 随着光学理论发展，人们发现在光中还包含着大量的信息，这 些信息可以用光谱来描述，而且对于不同的景物或目标，其光谱的分布 形式具有较大的差别。

是既本能的而又自然的， 然而人类在生理上能直接感知的仅为可见光，它只是光信息中的很小的 部分。

行业发展现状 光谱成像仪简介和世界主要区域发展情况 人类利用光作为媒介获取周围环境的信息部分内容简介部分内容简介场初期的高速发展时期国内市场上，尚处 于开发培育阶段。

行业发展现状 光谱成像仪简介和世界主要区域发展情况 人类利用光作为媒介获取周围环境的信息是既本能的而又自然的， 然而人类在生理上能直接感知的仅为可见光，它只是光信息中的很小的 部分。

随着光学理论发展，人们发现在光中还包含着大量的信息，这 些信息可以用光谱来描述，而且对于不同的景物或目标，其光谱的分布 形式具有较大的差别。

此后，随着测谱学理论的发展和成像光谱学的建 立以及成像光谱技术的应用，使得人们有能力获得这些信息，并利用这 些信息，使得人们对景物或目标的分析和识别变得更加精准。

应当说， 成像光谱学理论及其相关技术使得人们可以从中获取更多的信息，使宇 宙空间和微观世界的探索更为有效准确，同样也使人们对自然界的认 知水平和能力有了较大的提高。

传统照相机获得的是目标的几何影像信息，随着光学技术的发展， 人们提出了多光谱扫描仪的概念，但它只能提供目标在有限几个谱段范 围的光谱信息。

为了克服多光谱扫描仪光谱信息量太少的缺点，美国 实验室在世纪年代末到年代初发展了光谱成像技术。

在上世 纪年代以后，随着面阵探测器技术的发展，光谱成像技术得到了迅 猛的发展，尤其是在航空航天遥感探测领域。

本世纪以来，光谱成像技 术在民用领域也得到了快速的发展，应用领域不断拓宽，应用深度不断 加大。

光谱成像技术将成像技术与光谱技术结合在起，在获取目标的二 维空间信息的同时，也获得了目标的光谱信息。

光谱成像仪获得的这种 空间维和光谱维数据称为数据立方体，如图所示。

图光谱成像仪数据立方体 其核心意义在于对可见和不可见光的细分和辨别，可用于判定物 质，在民用和军事上都已经成为发达国家科技争夺的制高点之。

其民 用领域的应用包括医疗卫生食品安全土壤矿藏物质勘测等各 个方面。

近几十年以来，成像光谱学理论及些相关技术被广泛地应用于许 多科学研究和探索。

在社会生产和军事活动等诸多领域中，概括起来主 要有 宇宙探测宇宙环境的探索地球的空间环境的认知大量的空间 信息的分析和理解。

遥感利用航空遥感或卫星遥感技术，可用来对地质矿产蕴藏 森林水利海洋农业等资源进行有效而准确的各种分析判断，实现 自然资源合理分配获得气象数据进行自然灾害预测预报环境污染 检测等等。

生物医学领域细胞染色体分类，利用层析成像技术进行医疗诊 断。

如射线断层扫描的立体重现等。

在军事公安等国家安全部门中的应用军事目标的侦察制导和 警戒系统防御系统及其反伪装侦察。

全球主要供应商 光谱成像分析仪器是种高端的仪器，研制的门槛高，技术含量高， 主要集中在欧美些发达国家，在民用化产品化光谱成像分析仪方面比 较成功的企业主要集中在美国加拿大德国等国家，尤其以美国为主， 例如美国的公司海洋光学公司公司 等，加拿大的公司，德国的布鲁克公司，日本的岛津公司等，均为 光谱成像分析仪的著名生产厂家，其中，美国海洋光学 公司主要生产低成本的光纤光谱仪，不用于成像，主要提供较高光谱分 辨率的光谱信息日本岛津公司主要生产特定应用的液相气相色谱仪， 傅里叶变换红外光谱仪等美国公司公司主要以生产光 谱成像分析仪为主，与我们的当前产品比较接近，公司主要以生产 液晶可调谐滤光片为主，我们目前的产品也以该公司提供的滤光片为核 心开发加拿大的公司和德国的布鲁克公司主要生产高端的高分辨 率光谱分析仪，公司以红外为主，布鲁克公司以可见光至短波红外 为主。

光谱成像分析仪产业结构 光谱成像分析仪主要涉及的行业有光学设计加工光学镀膜材 料工业机械设计加工电子技术计算机技术。

光谱成像分析仪真正 的推广还需要政府部门的介入。

光谱成像分析仪行业生命周期分析 光谱成像技术主要是在上个世纪年代以后才迅速发展起来的 项新兴技术，早期重点是在航空航天领域发展，年以后才逐步在民 用领域逐步推广使用，属于典型的高技术朝阳产业，尤其是国内市场， 尚处于开发培育阶段，因此，具有很长的生命周期。

从目前发展来看，光谱成像技术本身仍处在高速发展时期，其应用 目前远远落后于仪器本身的发展，因此，光谱成像分析仪的市场才刚刚 兴起。

产品替代性分析 光谱成像分析仪是种非接触式的理化属性分析仪，相比于传统的 化学分析方法，具有快速准确非接触式不破坏被测物等优点，尤 其在些领域具有不可替代性。

行业影响因素分析 在目前国家高度重视生命安全环保经济的可持续发展的客观环 境下，光谱成像分析仪器更是迎来了发展的黄金时间。

产业政策分析 针对我国的具体情况，科学分析仪器领域每年的市场额巨大约 亿元人民币，而国产的科学分析仪器几乎为空白，目前在国家层面的 十五规划和十二五规划中，都列入重大专项各省市也推出各项支持 政策，以争夺类似项目在当地落地和发展。

技术环境 本研究团队是国内最早从事光谱成像技术研究的单位之，经过近 二十年的发展，已经形成了支具有深厚理论基础和丰富工程经验的研 究队伍，研究水平总体达到国际先进国内领先的地位。

目同目标的直接光谱。

般常见的色散元件包括棱镜和光 栅。

棱镜或光栅分光出现较早，是种传统的技术发展比较成熟的分 光方式。

傅里叶变换型 傅里叶变换光谱仪利用光谱像元干涉图与光谱图之间的傅里叶变 换关系，通过测量干涉图和对干涉图进行傅里叶变换来获得物体的光谱 信息。

获取光谱像元干涉图的方法与技术，决定了由其所形成的傅里叶 变换光谱仪的使用范围和能力。

目前，傅里叶变换光谱学中，用于获取 物面光谱像元干涉图的方法主要有三种迈克尔逊干涉法三角共路干 涉法和双折射干涉法。

滤光片型 以滤光片为基础的系统是用光学带通滤光片使来自场景光谱的 个窄波段透射到单个探测器或者整个焦平面探测器阵列上。

这种光谱成 像仪结构简单，实现容易。

滤光片可以采用可调谐滤光片和空间可变滤 光片。

其中可调谐滤光片主要包括声光可调谐滤光片 ，和液晶可调谐滤光， 。

空间可变滤光片又可分为光楔滤光片线 性渐变滤光片滤光片轮等。

光谱成像仪器生产工艺流程 光学设计 电子学设计 结构设计 加工外协 光学加工外协 机械加工 外协 装调定标入库 检测 工艺易 用性设计 鉴于青岛市的地理位置靠近海边，湿度高盐度高等不利因素，整 个光学机械电子系统的生产加工，需要考虑增加控温控湿以及防 尘设计。

鉴于本项目的产品属于高端检测仪器，需要与各分支应用如医学 诊断医药生产过程中的物质检测食品安全新材料农业应用矿 藏探测等密切配合，包括根据应用成果的优化设计细分领域的应用 成果数据库建立和标准化应用服务售后体系建立等，使得上述工艺流 程会变得相对复杂，需要根据产业化过程逐步得到完善。

光谱成像仪软件开发流程 光谱成像仪是种新兴的科学仪器设备，是国家十五十二五规 划的重大专项，不涉及国家明令淘汰的产品及工艺技术。

设备配置方案 根据各产品的工艺流程及设备性能，项目规划购进生产及辅助设备 台套。

详见表。

项目设备选购情况表 序号设备名称单位数量 光示波器台 机械加工中心套 迈克尔逊干涉仪套 干涉仪套 电控精密位移台台 测试系统套 线性稳压电源台 信号发生器台 逻辑分析仪台 序号设备名称单位数量 频谱分析仪台 动态信号分析仪台 高带宽数字示波器台 精密阻抗分析仪台 法布里帕罗激光源套 工业级嵌入式主板套 任意波形发生器台 宽带中频数字化仪台 噪声系数分析仪台 分光光度计套 光衰减器台 光功率计台 误码测试仪台 可调谐液晶光阀套 可调谐激光器套 声光可调谐滤光片套 协议分析仪台 全波段光源套 医用电子显微镜套 图像采集处理板套 高分辨率探测器套 项目建设规划 拟在申请的亩工业用地上，建设平方米的生产性用房，