光谱成像仪的应用

　　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一部分。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JPL实验室在20世纪70年代末到80年代初发展了光谱成像技术。在上世纪90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一起，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(Data-Cube)，如图所示。

　　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一。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。

　　光谱成像分析仪是一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，尤其在某些领域具有不可替代性。

         光谱成像分析仪的下游产业主要是应用部门，目前的产品开发主要针对的用户是公安部门、生物制药、医疗卫生、食品检测，用户已经开始逐步使用光谱成像仪，市场处于培育、发展阶段，前景广阔。

　　公安部门

　　警用痕迹探测仪：在目前可用痕迹检测的基础上进行了升级，同时可利用把产生不可见光的各种痕迹识别出来，可很好的提供证据和提高破案率。例如在交通肇事案件中，受害人衣服上经常沾有犯罪嫌疑人驾驶的嫌疑车辆上的油漆。鉴别两种油漆是否同一是此类案件中最常遇到的问题之一。以往的油漆鉴定，一般是采用红外光谱、拉曼光谱、原子吸收光谱等仪器分析方法，分析其有机、无机成分的异同，其分析过程复杂、耗时耗力，而且鉴定结论表述繁琐，需要专业人员进行解释。如果采用光谱成像技术，可直接收集两种油漆的图像及光谱，检验过程快捷，结论直观易懂。另外，在文件检验、指纹物证提取等方面也有广泛应用。此仪器可扭转完全依赖进口的局面。

　　全国约四百多个地级市、两千多个县，在目前治安形势严峻、反恐需求强烈的条件下，公安系统自身的装备建设也急需新的手段，在“十一五”公安部的装备研制计划中，光谱成像分析仪器就是其中的一个重要部分，国内目前主要依靠进口，价格昂贵，国内各地公安部门订货量大约为30台左右。若后续进口替代，价格降低后，且产品高中低搭配，年采购量应该在400-500套左右。

　　国内高校或研究单位实验室

　　国内很多高校均有从事颜色学、生物、光谱学等方面研究的实验室，因此，实验室用的科学仪器也会是一个重要的市场，尤其是目前国家实施高校985计划，使得高校拥有大量的资金用于购置设备，进行装备建设，在这一市场每年也有数十台光谱成像分析仪销售，这一市场的主要的缺陷是相对比较零散，销售量很难提高。

　　质量监督部门

　　光谱成像分析仪在食品、药品的检测方面具有重要的应用，尤其是可以摆脱化学分析的方法，检测速度快，因此，这一市场具有巨大的空间。目前的情况是：质量监督部门已经意识到光谱成像分析仪器在其领域的巨大应用价值（从最近的行业举办的学术研讨会可以看出），但同时还尚未开始真正使用，仍处在探索阶段。因此这个市场大有可为。

　　农业合作组织

　　农用土壤肥力光谱成像仪，可借助各种形式的农业合作组织，在为农民提供耕地服务的同时，检测出土壤肥力情况，为接着种植各种植物提供施肥方案，可节约施肥量30%左右，不仅节约农民的投入，而且可为环保做出贡献。且这种装置价格较为低廉（但仍然可保持产品的低成本和较高利润水平）。

　　医疗部门

　　光谱成像分析仪器可直接用于生物体光谱图像采集，提供一种无痛的检测技术，也可以与显微镜或者是荧光显微镜相结合，研究生物体的微观生化特征，提供一种革新式的综合形态分析方法对某些重大疾病如癌症、白血病等进行早期诊断，并对治疗效果进行跟踪和定量评价。通过与医疗部门现有显微镜等医疗仪器的结合，可以大大提高医疗部门的诊断能力，节省诊断时间。全国三甲医院有1300多家，所以此市场潜力巨大。