884 微多光谱技术
项目负责人：刘洁琳
公司/学校名称：福建工程学院
项目简介：
1、市场推广计划：
尽快研制出项目产品样机，积极与林业部门和资源遥感领域的部门和企业合作，争取国家、政府相关部门的政策支持共同推出产品，利用企业的技术优势和合作单位的市场优势进行项目产品的市场推广。届时将与其合作共同推出产品，并借助合作单位的销售网络，进行市场推广。
在开发项目产品使之形成生产力的同时，利用其自身技术优势和特点，积极开发微多光谱技术在不同领域应用的产品，通过合作单位和自身的销售网络将产品推向市场，满足不同市场对微多光谱技术仪器化的需求，占领国内光谱和光谱影像技术的应用市场。实现多领域，多产品同时进行销售，使企业最大化的获取利润。企业可以根据市场的需要，用很短的时间制备出适用于不同领域的、不同波长的微滤片。组装森林火灾领域不同目标客户群的样机。所以企业具有对市场做出迅速反应的能力。
2、产品销售计划：
（1）直销为主，直销带动经销，电子商务。
（2）团队将力争参加国际性展览。我们销售的一个渠道就是带着产品去参加展览，同时在学术大会上展示我们的产品，举行多光谱在其它领域应用的展销会，拓展其市场。
（3）利用学术推广和专家用户经验来引导政府政策支持和市场需求。
（4）充分借助北京林信科技有限公司在市场中的销售网络，将团队研发的产品导入林业应用市场。
1、政策支持。
近年来森林火灾频发，仅2010年，3月28日至29日福建森林总队扑灭火灾数十余起。国务院批复同意，国家林业局、国家发改委、财政部联合印发的《全国森林防火规划(2016-2025年)》未来10年，我国规划投资450.95亿元，重点实施林火预警监测系统、通信和信息指挥系统、森林消防队伍能力、森林航空消防、林火阻隔系统、森林防火应急道路六大建设任务。
2、市场需求，潜力巨大
物联网工业体系的发展对于传感器不断提出更多感知方面的需求，比如：早期森林火种的智能监测终端。早期火种的烟雾和水蒸气都是白色，一般的彩色图像传感器无法将它们分离开来。多工业领域中对于物料检测也遇到同样的问题。它们所要求的传感器件除了具备空间和光谱分辨能力外，还要求在极短的时间内完成分辨，也就是要求很高的时间分辨能力。因此，物联网对于检测监测智能终端的加入需要同时具备空间、光谱和时间分辨能力的传感器来支撑。本项目产品采用独特微多光谱技术和微组装技术，基于微多光谱技术的仪器的可靠性非常高，不需要售后的其他服务，这将为产品的推广使用提供极大的便利。
项目产品的目标客户包括军事国防及资源遥感探测等诸多类型的部门与企业。目标市场是稳定和可持续的。微多光谱实时成像技术的采用将突破限制多光谱技术在众多领域中得以应用的瓶颈。作为拥有该技术的团队，产品无疑在未来市场中是极具竞争力的，其未来所占有的市场份额将是十分庞大的。
3、同类竞争者少。
项目产品的核心技术拥有自主知识产权，产品技术具有国际创新水平，其在一定时期内市场地位会处于国内领先水平。在同向的产品中现在很被看好的雷达监测系统的主要功能有：在20Km范围内探测监视目标(人、车、船);昼夜连续探测;指定目标运动跟踪;目标地图标示。但是不可否认1、受雷达工作体制和工作原理的限制，数据更新速度大于2.4s，方位数据精度低于距离数据精度， 2、视频图像严重依赖光学条件，对工艺和设备要求很高，这无疑加大了成本。3、对目标进行连续监视和细节辨识。由于视频画面中可能涉及多个运动目标，因此对视频分析算法要求较高，要求连续不间断地跟踪雷达锁定的目标。
项目产品 ：(1)体积小，(2)分量轻，(3)造价低，（4）实时输出，（5）可以在强震强辐射等恶劣环境下稳定工作。这一系列的技术优势将突破早期森林火灾监测模式资源和能力的限制，快速辨别早期火种产生的烟雾和水蒸气，达到早期森林火种的实时在线监测。
微多光谱技术在早期森林火种检测领域的应用带来历史性的革新。团队研制的微型、超轻型多光谱仪器（小于200g）可以搭载在微型无人机，气艇，塔楼上，通过微型载体的大数量、广泛地布防，可以实现对特定目标实时全方位在线监测，实现对特定目标的精确拦截。
（1）、带微滤片的图像传感器模块直接与与微型计算机组成的荧光免疫层析监测系统集成。本系统的采用大幅缩短了开发时间，大幅降低了开发难度，省去了一般仪器的信号放大、A/D转换、电子线路布局和其它的硬件开发，应用微型计算机为载体采用高级语言进行程序开发，程序短，简单，编程工作量少，不涉及软硬件兼容的问题。对于应用者来说，本系统柔性强，检测功能容易添加和修改，开放型的系统，可以承载更加复杂的程序算法，存储空间不受样本数目的限制，应用软件升级极为方便。在通讯、数据传输易于与森林火灾监控的设备兼容和联网。
（2）采用微滤片与图像传感器直接结合
激发滤光片是能同时通过需要的波长数的多道窄带滤光片，而截止马赛克微滤光片是紧贴在光电转换单元表面的，通过的发射波长与激发光的波长对应，从而实现多个标记物的同时激发。此技术能够实现对多道受激发射荧光信号的实时性收集，分离不同波长的荧光信号，使得图像传感器能够接收到不同波长形成的图像，进而可以利用多光谱技术寻找到目标物质。多通道微型滤光片不仅结构简单，而且小巧轻便，能够很好地装配到相机的图像传感器上，在硬件上就实现了多波长信号的分离。
1、直击简单有效预防早期森林火灾痛点
现有的森林火种监测耗费了大量的人力物力，在早期森林火种监测容易视觉错误，定位不准的问题，无法直击森林火灾发生的要害，无法区分早期森林火种产生的白烟和水蒸气。
此外，由于我国森林面积广阔且大部分处于无人区，多数没有通信与供电系统。在森林防火视频监控系统建设过程中，传输、供电系统及工程基础建设的投资占比非常高，在充分保证监测覆盖范围的前提下，优先使用大半径的多光谱实时在线监测监控设备，将会减少建设投资成本及后期运营维护成本。同时使其能兼顾无线通信设备、无人机中继设备、小气象设备等设备的应用，提升监测站的运营安全性、智能化水平，以提高系统的整体使用效益。
2、项目的技术优势
多光谱技术作为分子层面上目标与背景物质区分最为优秀的光谱影像技术之一，在多领域中有广泛的需求，应用的可行性也已经得到了证实。但是，由于体积大、分量重、造价高，不能够实时输出目标和背景的分离结果，智能终端仪器结构不适应恶劣环境（如：强冲击震荡条件下）使用的五个特点，多光谱技术在走向实际规模应用的进程中遇到了瓶颈。微小超轻型早期森林火种实时在线监测系统在技术上实现了多光谱设备：(1)体积小，(2)分量轻，(3)造价低，（4）实时输出，（5）可以在强震强辐射等恶劣环境下稳定工作。这一系列的技术优势将突破早期森林火灾监测模式资源和能力的限制，快速辨别早期火种产生的烟雾和水蒸气，达到早期森林火种的实时在线监测。
（1）被探测目标所含的指纹物质具有特征的吸收光谱、散射光谱、自然发光光谱、受激发射光谱。微型实时多光谱成像技术将项目主持人发明的多光谱窄带微型滤光器件与光学图像传感器集成，只允许这些特征波段光信号透过并成像。通过实现一次性曝光采集同一目标同一时刻多个不同（窄带）光谱图像的技术。基于该技术的光谱成像系统的特点，是任何时刻都可以输出像素与像素自动对准的多幅光谱图像，即实现一次曝光同时获取多幅空间位置自动校准的窄带光谱图像。从根本上消除目标或光谱成像承载系统运动对众多图像所造成的空间位置移动不同的影响。再无须对多幅光谱图像做耗时的后续位置修正,而可以直接对它们进行运算，真正地做到实时地将目标与背景物质分离、获取目标图像输出。通过这些成像的组合，从而达到唯一确定该种特征分子的存在性，达到灵敏且准确地探测指纹物质在空间上的分布。
（2）微型实时窄带（微点阵）多光谱成像技术产业化过程中所需要的主要三个核心技术，即：微光刻技术、真空多层镀膜、微组装技术。这三个技术都已经通过试验且都升级为适合批量生产的规模技术。
第一工艺：对生产微型多道窄带光学滤光元器件的基本工艺是微型光刻技术和真空镀多层膜，这两项工艺已经研制成功，并且已经试制出两大类四道窄带光学滤光片。该工艺已经成熟，其对应的工艺流程已升级成适合批量生产的工艺。
第二大工艺：将微型窄带多光谱滤光单元与单色CCD/CMOS图像传感器集成，生产出微型窄带多光谱成像单元。该工艺需要使用高精度（亚微米）的X-Y二维平动平台及旋转平台，并利用光学方法对多光谱图像单元进行刻度。
1、符合可持续发展
微型实时多光谱成像技术是属无烟、无污染、无噪音、无任何公害、低能耗的高新企业，在产品化过程中也不会对环境造成污染。
2、大大提高森林火灾早期预防能力
团队项目的产品研发，其主流方向与森林产业发展趋势基本相符。系列产品的逐渐上市，将对依赖森林产业的以及生态可持续发展发展带来较大的提升。项目产品保证创新的完整性和原创性，包括了核心技术、部件到产品级的创新，将提升整个森林火灾早期布防的创新水平，符合国家的政策。3、带动高新技术产业的发展
为大面积森林早期火种的预防提供分辨水蒸气，低空云雾和烟雾的微小超轻型的视频器件，提供小型飞艇，气球或机载的研究大面早期火种和演化规律的窄带多光谱目标搜寻和报警仪器。也为组织调集资源迅速抑制和扑灭林火的组织调度管理研究提供产生科学数据的仪器（大兴安岭林信公司作为依托单位）
3、促进高新产业的发展
森林火灾预防监测系统的研发主要是工程问题的解决，也就是产业化、产品化、以及商品化的过程，而基础研究的薄弱，其负面影响已逐渐显现。其最主要的特，就是缺乏突破性的成果，产业发展出现放缓的趋势。从我国森林火灾预防产品产业发展现状来分析，国外产品始终占据着技术的高端，企业的发展路线则是跟踪加创新。其特点在于，跟踪是基础，在跟踪的前提下创新，而对于源头技术的创新，即基础研究工作，则相对薄弱。
4、其他价值
本项目产品为高新技术产业产品，投产后将提供15个高端科技岗位，为周边其它制造服务业提供上百个个普通岗位，这对于安排当地劳动者，增加群众收入，稳定社会秩序，具有一定的社会意义。同时，每年可为政府上缴税收上百万元，带动光学成像、软件3维形貌构建和测量技术、精密仪器等行业的发展，对促进国民经济和地方经济的发展有积极贡献。
