高光谱成像仪项目申请报告精品.docx
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高光谱成像仪项目申请报告精品
项目名称：
中国科学院光电研究院青岛研发基地光电产业化示范园重点建设项目
——高光谱成像分析仪产业化
项目投资方：
青岛中科光谱技术股份有限公司
行业领域及主要产品：
光电领域，警用痕迹分析仪、生物医学用显微光谱成像仪、农用土壤肥力测定仪、食品安全检测仪、文物鉴定光谱成像仪。
注册资本：
4500万元
项目投资总额：
20760万元
预计销售额：
6亿
拟申请用地：
50亩用地
（我们对本封面及所附资料来源的真实性负责）
招商部门盖章：
项目单位盖章：
部门负责人：
项目负责人：
送评时间：
青岛高新区入区投资项目申请报告
青岛中科光谱技术股份公司
高光谱成像仪项目
申请报告
2011年8月
附其他材料
第一章总论
一.1项目名称与建设单位
项目名称：
高光谱成像分析仪产业化
建设单位：
青岛中科光谱技术股份有限公司。
项目投资股东构成及基本情况：
本项目资金投入方--上海汇伦投资有限公司，其实际控制人系贵阳新天生物投资公司（民营），旗下控股贵阳新天药业股份有限公司、贵阳臣功房地产开发股份有限公司、上海海天医药科技开发公司、上海汇伦科技投资管理有限公司、江苏汇伦生物制药有限公司等多家涉足多领域的公司。
2010年实现产值近7亿元，上缴税金近6000万元。
经济实力较强，经营风格稳健，具有很高的商业信誉和社会影响。
其技术核心团队来自于设计了一系列重大航天遥测项目、拥有多项发明专利、积累了该行业必须的高新技术、技能和经验的中科院光电研究院，管理核心团队来自于产业界和投资界的有识之士。
本项目的另外一个参与方为青岛国科光电科技有限公司--中科院下属的重大技术产业化投融资集团，与中科院光电技术研究院合作成立的青岛国科光电科技有限公司，专门为青岛光电技术研究院的成果产业化进行投资管理的公司。
一.2项目概况
在国家大力提倡高端装备和地方政府提高产业技术含量的生态环境下，本公司拟利用国家航天航空遥测重大专项基础上积累起来的高光谱技术，结合民间资本和产业化人才优势，开创并形成高光谱设备、技术和应用的产业链条，将这些积累的重大技术成果、能力和经验迅速转化为各式各样的高光谱成像分析仪器产品并进行产业化，逐步整合上下游光电、光谱和应用的产业链。
本公司所研发生产的产品，符合国家和地方政府政策重点鼓励发展的高技术、高端装备、高附加值项目，符合国家经济结构和产业结构调整的相关政策和导向。
其产业链所涉及的上下游，包括高精度光学加工、高精度机械加工、高级镀膜、新型光学和镀膜材料、核心元器件、智能化图形图像分析、矿物质鉴别、生物物质识别、食品卫生检测、农业勘测与土壤肥料鉴别和医疗诊断等跨学科应用。
一.2.1建设目标
通过高光谱成像公安侦查痕迹仪、高光谱模组化生物物质识别仪、高光谱农用土壤肥料识别仪、生物医学用光谱显微成像仪等一系列项目的研发、市场推广、服务、合作，所有项目都具有完全自主知识产权，力争在三年内，使得该项目公司基本达到可上市水平。
一.2.2建设地点
不仅如此，公司为了实现上述项目产业化和上下游产业链的整合，在青岛高新技术园区申请项目建设用地50亩，最终建设大约40000平方米的科研、生产用房，计划建设生产线若干条，并三年内建成：
●一个省/部/国家级光谱成像分析技术创新中心实验室，主要负责光谱成像硬件体系中核心系统，包括分光系统、光机结构系统、成像系统等的创新研发、优化升级，高光谱图像的定量化及数据处理，为光谱成像分析仪的不断创新及产业化奠定坚实基础。
●一个国家级高光谱定标和标准化实验室（核心成员已参与高光谱的国家标准制定工作），主要负责对光谱成像分析仪器的定标，定标是确定光谱成像分析仪器输出准确值的过程，其实质在于精确的确定仪器的观察值与所测量的特定物理量之间的定量关系，光谱成像分析仪主要是测量目标的光谱辐射信息，其定标目的是在不同光谱谱段上建立目标源的光谱辐射量与仪器输出量之间的函数关系。
目前国内还没有国家级高光谱定标和标准化实验室，此实验室的建立可填补国内空白，为高光谱成像分析仪器的定量化提供坚实保证。
●对外合作共建的高光谱应用研究室4-8个，包括：
⏹医疗诊断高光谱应用研究室，光谱成像技术可广泛应用于病理学、免疫组织学和临床医学等医学领域，例如通过组织细胞的光谱信息可以判断正常细胞与早期恶性肿瘤细胞的差异，从而为早期的癌症治疗提供坚实的依据，并未后续治疗效果进行跟踪和定量评价。
⏹公安痕迹的高光谱应用研究室，痕迹检测技术是刑事科学技术和司法检验技术的重要组成部分，光谱成像分析技术在微量物证、文件检验、指纹等痕迹检测方面有着广泛的应用。
微量物证的检测往往需要大型仪器设备，如电子显微镜、光谱、质谱分析仪等，检验耗时耗力，而光谱成像技术，提供了一种迅速直观的解决办法，在文件检验方面可区分不同的墨水添加字迹，显现掩盖字迹，印章背景去除等等。
⏹农业土壤成分的高光谱应用研究室，采取有效的土壤成分检测方法，将土壤成分检测结果作为合理施肥的参考，便可以提高化肥利用率，不仅可以降低经济成本，更对环境保护有积极的作用。
利用光谱成像分析技术，可以建立土壤成分与特定光谱之间的定量关系，与传统方法相比具有快速、无损，无需专业人员操作等特点。
●争取至少获得一个863或973国家级科技项目，并列入省市级科技计划支持项目，配套研发和生产用设备若干（按需配置）。
项目总计投入约为2.1亿元，至2015年建成以后的销售额达到约6亿。
具体见后面章节的财务预测。
一.2.3项目进度计划
项目建设期3年，从2012开始到2014年底建成。
一.2.4投资估算与资金筹措
项目总投资20760万元，其中固定资产投资16800万元，建设期利息960万元，铺底流动资金投资3000万元。
项目的固定资产投资强度为355.2万元/亩。
注册资本4500万元。
项目建设资金拟申请商业银行贷款4500万元，自筹16260万元。
一.3主要技术经济指标
本项目的主要技术经济指标如下表所示。
表1.1主要经济技术指标表
序号
指标名称
单位
指标
备注
1
总投资
万元
20760
其中：
建设投资
万元
16800
建设期利息
万元
960
铺底流动资金
万元
3000
2
生产能力
万（）
3
配置设备
台（套）
780
4
年销售收入
万元
59424
5
总成本费用
万元
40766
6
总投资收益率
7
利润总额
万元
10023
8
净利润
万元
8520
9
财务内部收益率
税前
税后
10
财务净现值
税前
万元
35837
税后
32313
11
资本金财务内部收益率
12
投资回收期
税前
年
税后
13
劳动定员
人
200
14
建设期
年
3
第二章项目提出的背景及必要性
二.1项目提出的背景
高光谱成像技术，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，其不仅可用于宇宙物质探测鉴别，而且可利用航空遥感或卫星遥感技术，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物质分析判断；在气象方面可进行自然灾害预测、预报、环境污染检测；在生物医学领域可进行细胞、染色体分类、分析、识别和医疗诊断；在军事、公安等国家安全部门中用于军事目标侦察、制导、警戒系统、防御系统及其反伪装侦察。
光谱成像技术在上个世纪90年代以后才迅速发展起来的一项新兴技术，早期发展重点是在航空航天领域，2000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。
国际市场上，其处于市场初期的高速发展时期；国内市场上，尚处于开发培育阶段。
二.1.1行业发展现状
二.1.1.1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1所示。
图2.1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。
近几十年以来，成像光谱学理论及一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X射线断层扫描（CT）、CT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。
二.1.1.2全球主要供应商
光谱成像分析仪器是一种高端的仪器，研制的门槛高，技术含量高，主要集中在欧美一些发达国家，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CRI公司、海洋光学（oceanoptic）公司、headwork公司等，加拿大的ABB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（oceanoptic）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CRI公司、headwork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，CRI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ABB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，ABB公司以红外为主，布鲁克公司以可见光至短波红外为主。
二.1.1.3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。
二.1.1.4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90年代以后才迅速发展起来的一项新兴技术，早期重点是在航空航天领域发展，2000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。
二.1.1.5产品替代性分析
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。
二.1.2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。
二.1.2.1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300亿元人民币），而国产的科学分析仪器几乎为空白，目前在国家层面的十一五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。
二.1.2.2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一，经过近二十年的发展，已经形成了一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。
目前国内航空航天用超光谱成像仪均由本团队研制。
在相关的应用领域，均有应用专家开展应用研究，这对于光谱成像分析仪的推广应用具有重要的作用。
二.1.2.3经济环境
随着国民经济的持续发展，社会财富快速增加，人们逐步开始重视环境保护、注重生命质量，因此需要有可靠的科学仪器满足人们的需求，同时，经济实力的增加，也使得人们有条件购置这些价格昂贵的仪器。
二.1.2.4电子信息产业振兴规划的影响
科学仪器发展的一个重要的支撑就是电子技术的发展，为科学仪器提供更为先进的支持，事实上，电子信息产业的发展同样将会促进科学仪器的巨大发展。
二.1.2.5轻工业振兴规划的影响
轻工业的发展将会为光谱分析仪提供巨大的市场空间，轻工业中的很多行业都将会成为光谱成像分析仪的用户，如食品加工行业、生物制药行业、颜色测量、烟草质量控制、化学分析等。
二.1.3光谱成像分析仪上下游及配套产业分析
二.1.3.1上游及配套产业
光谱成像分析仪的上游产业主要是材料供应商、元器件生产商、光学加工产业、精密机械加工产业。
目前，核心元器件均需要从国外进口，尤其是电子产品；从生产加工方面来说，国内的加工实力已经具备。
二.1.3.2下游产业
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。
二.1.4行业准入分析
目前，就高光谱成像仪以及派生出来的各式产品本身，并无市场或行业准入问题存在。
但是，由于某些专业性的原因，我们拟加强对外合作研究，成立若干应用研究的合作研究室，以使得本公司的产品能够得到更广泛的应用：
--生物物质的高光谱识别研究室，与中科院生物研究院合作。
利用光谱分析的方式，在分子水平上探讨生物物质的化学结构，进一步揭开生命的奥秘。
--医疗诊断高光谱应用研究实验室，与北京某甲级医院合作。
依靠光谱成像技术无接触、无损伤的检测特点，从新的角度实现对癌症、白血病等重大疾病的早期诊断，并对治疗效果进行跟踪和定量评价，推进光谱成像技术在医学上的实用化。
--公安痕迹的高光谱应用研究室，与公安部第六研究所合作。
在微量物证、文件检验以及指纹提取等方面，利用光谱成像仪器替代传统的大型仪器设备，为公安部门提供一种迅速直观的解决办法。
--农业土壤成分的高光谱应用研究室，与中科院南京土壤所合作。
研制使用简便，重现性好且低成本的土壤成分检测光谱仪器设备，提高化肥利用率，降低经济成本，更对环境保护起到积极的作用。
--材料分析的高光谱应用研究室，与中科院材料技术与工程研究所合作。
利用光谱分析技术，为探索材料的组成、性能、结构提供一种无损的快速检测手段，为研究新型高性能材料提供技术支持。
--蔬菜水果农药残留的高光谱应用研究室，与中国农业大学合作。
利用光谱分析技术，结合化学计量学的方法，建立各种农药的参考模型，从而实现对各种农药定性、定量的检测，为无公害农业和绿色食品生产提供坚实的保障。
--食品添加剂检测的高光谱应用研究室，与山东省食品综合检测中心合作。
利用光谱分析技术快，样品不需预处理，可实时在线检测的特点，为食品安全检测提供一种准确、快速、方便的检测手段，进一度提升检测技术机构能力和水平，进一步满足人们对食品安全的需求。
第三章项目投资单位基本情况
三.1项目投资单位概况
本项目资金投入方--上海汇伦投资有限公司，其实际控制人系贵阳新天生物投资公司（民营），旗下控股贵阳新天药业股份有限公司、贵阳臣功房地产开发股份有限公司、上海海天医药科技开发公司、上海汇伦科技投资管理有限公司、江苏汇伦生物制药有限公司等多家、涉足多领域的公司。
2010年实现产值近7亿元，上缴税金近6000万元。
经济实力较强、经营风格稳健、具有很高的商业信誉和社会影响。
技术核心团队来自于设计了一系列重大航天遥测项目、拥有多项发明专利、积累了该行业必须的高新技术、技能和经验的中科院光电研究院，管理核心团队来自于产业界和投资界的有识之士。
本项目的另外一个参与方为青岛国科光电科技有限公司--中科院下属的重大技术产业化投融资集团，与中科院光电技术研究院合作成立的青岛国科光电科技有限公司，专门为青岛光电工程技术研究院的成果产业化进行投资管理的公司。
三.2专利及技术积累
3.2.1专利
正在申请“警用痕迹分析仪”及“显微光谱成像仪”的相关专利及著作权。
3.2.2硬件技术积累
黄旻等技术核心团队多年来一直都在从事光谱成像技术的研究工作，在国内外刊物上发表论文100多篇，申请专利数十项，完成过几十项有关光谱成像技术的研究课题，研制成功了空间调制型干涉光谱成像仪原理样机、机载空间调制干涉光谱成像仪、环境减灾卫星超光谱成像仪、静态大孔径干涉光谱成像仪原理样机等多种形式的光谱成像仪。
目前，项目组已经完成了三款光谱成像仪的产品研制工作。
一款为便携式多光谱成像仪；一款为警用痕迹探测光谱分析仪；另一款为基于M-Z干涉仪的高分辨率光谱成像仪。
研制的便携式多光谱成像仪可以获取可见光（400-720nm）数据，谱段数最大为33个，分辨率为10nm，像元数为1024×768。
便携式多光谱成像仪小巧轻便，便于携带，可以在室内和户外快速获取目标的光谱信息，并进行数据处理和光谱分析。
研制的警用痕迹探测光谱分析仪，谱段范围覆盖了部分可见光至近红外区域（650-1100nm），光谱分辨率为10nm，像元数1280×960。
警用痕迹探测光谱分析仪可完全脱离电脑工作，自带可充电电池及触摸屏，适合于野外应用。
研制的基于M-Z干涉仪的高分辨率光谱成像仪为高光谱成像设备，谱段范围覆盖了部分可见光至近红外区域（650-1100nm），光谱分辨率为7~10nm，像元数1024×768。
基于M-Z干涉仪的高分辨率光谱成像仪具有较高的光谱分辨率，覆盖到近红外谱段，可以分析目标的近红外光谱信息。
3.2.2软件技术积累
黄旻等技术核心项目组先后承担了总装预研项目“高光谱图谱数据分析与处理技术研究”、中科院创新方向性项目“中国典型地区特征波谱数据库技术研究”、中科院创新方向性项目“超光谱成像仪数据高精度反演技术研究”、“干涉型超光谱成像仪数据处理技术研究”、“绕月探测工程干涉成像光谱仪地面处理系统研制”，完成并开发了干涉型超光谱成像仪数据处理软件、多光谱数据分析与处理软件，获得了相应的软件著作权。
开发的光谱数据处理与分析软件架构如下图所示，可以实现如下功能：
（1）光谱数据采集控制：
设置采集参数、采集并存储数据；
（2）光谱数据可视化：
波段数据显示、伪彩色显示、多位量化显示；
（3）光谱数据预处理：
图像去噪、不均匀光照处理、数据归一化；
（4）光谱特征提取与选择：
PCA、ICA算法；
（5）光谱模式分类：
聚类分析、监督分类；
（6）光谱解混合：
基于线性模型的最小二乘法；
（7）光谱数据反演：
傅立叶反变换实现数据还原，形成数据立方体。
图3.1光谱分析软件架构图
本项目研究小组的成员分别来自自动控制、精密光学、精密机械、电子技术、生物、化学等各个学科方向，充分体现了多学科交叉的研究优势。
本项目研究成员均有成功研制大型仪器设备的经历。
三.3总体发展规划
三.3.1宗旨和目的
1、基础
●依托核心光电和激光测绘项目，围绕做强做大目标，紧抓核心要素（技术、资源、人才、资本），发展产业链。
2、发展思路
●合理规划、合作共赢、量力而行
3、定性和定量
●定性：
核心光谱技术、激光雷达、数字信号处理、图形图像处理、材料等跨学科跨行业合作与融合
●定量：
核心技术层次的高度、投资的强度、达产销售规模、销售利润率、销售税收贡献率、每股利润。
三.3.2高光谱的产业发展思路
1、从宏观应用走向微观应用
●当前的高光谱技术领先、主要应用在宏观勘测和国防运用，即将走向医疗卫生、材料科学、安全侦查、食品卫生、农业环保等微观应用，难度在于市场拓展。
2、需要跨学科与跨行业合作
●需要跨学科的研究：
生物生化、材料鉴别、图形图像、数字信号分析、材料图谱、数据库等。
需要大量的基础材料数据库积累和应用研究积累。
●需要跨领域的合作：
核心技术、关键生产制造、项目管理、市场与服务、投融资服务、人才服务。
3、为形成产业格局，需要把握关键工艺和关键部件的整合
●园区内就关键工艺和关键部件设立产业链整合与合作；
●非关键工艺和部件立足与外包。
三.3.3激光雷达的产业发展思路
1、从空间测量走向更多3D应用
●确保当前激光雷达设备研发的高精密性和宽应用性是关键。
●主要应用于交通、运输、地形地貌等方面的测量和工程化运用、以及3D信息运用和媒体运用。
2、需要跨学科与跨行业合作
●需要跨学科的研究和跨领域的合作
●需要大量的3D数据库积累和应用研究积累。
3、紧抓设备与运营相关产业链的整合
●园区内就关键部件设立产业链整合与合作
●非关键工艺和部件立足与外包
●建立运营机制，扩大创新应用的范围。
三.3.4指导原则
1、产业发展的环境因素-重中之重
●法规、政策、财税和宏微观经济趋势
●参与的企业之间、人才之间、投资方之间和融资渠道之间的关系
●核心项目与产业上下游之间的关系
●有所为有所不为的准则
2、共赢与均衡策略-核心思路
●合作共赢是唯一可以优化环境，促进发展的途径
●发展速度与环境应该相协调
●量力而行原则
3、产业链取舍原则-抓大放小
●核心把握：
光源、先进光学制造、光谱和测量之间的相互促进关系
●产业链上下游整合规则与合作原则：
●扩大微观应用领域：
医疗、材料、测量、勘测、应用计算于预测
●定性与定量并举考核原则
4、以人为本原则-动力源泉
●一切事物发展，都以发挥人的主观能动性为第一原则
●产业化需要合适的人才组合和队伍，是基础环节
●树立各分支领头人或领军人物
5、强调资源、资本和核心竞争力的匹配-量力而行
●园区用地，量力而行。
●按照规划逐步推进。
第四章市场分析与产品方案
四.1产品概述
建设初期，本团队从市场容量大小、市场需求迫切性两个方面，对可利用既有高技术转化为产品进行了研究和分析，选择市场容量大、技术难度适宜、研发周期相对短和市场容易接受的如下产品，并投入开发和推广：
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