从嫦娥挖土到塑料分拣，他用“光谱指纹”探万物
发展新质生产力，离不开人才这个“第一资源”。如今，越来越多的青年科技人才活跃在各个前沿科研领域，不断在科技创新中“挑大梁”“当主角”。“美丽西湖”推出“身边的新质生产力青年”系列报道，讲述这群青年人才奋战科研前沿、深耕科技成果转化的故事，展现西湖区高质量发展的创新活力。
在蜿蜒宽阔的河岸边，一台看似普通的无人机正缓缓升起，从区域的一端飞向另一端。随着无人机的一趟飞行完成，几秒后，在控制中心的大屏幕上，河流变成了由无数数据点构成的彩色图谱。
这一趟无人机飞行是为了什么？拍摄的河流图像为何是“五彩斑斓”的？
杭州高谱成像技术有限公司（以下简称“高谱成像公司”）创始人潘明忠给出了解答：“这是在进行河流水质的巡检，不同的物质对光的吸收和反射各有差异，因此会呈现出独属于自己特性的光谱信息，所以光谱信息也被我们称为物质的‘指纹’，而高光谱成像技术就像一双超级眼睛，能捕捉到每一个细微的光谱信息。”
原来，无人机所搭载的并不是普通的相机，而是一台高光谱成像仪，无人机在飞行的过程中，高光谱成像仪也同时将河流水质中的叶绿素、悬浮物、氮磷等物质含量和指数记录了下来，并以数据的形式将信息实时传输到平台，通过不同的颜色来标注物质的含量和浓度，河流也就变得“五彩斑斓”了。
“传统的河道水质监测需要人工在不同点位取水进行分析，但这只是一些单点的数据。”潘明忠说道，“而利用高光谱成像技术，就能从宏观视角上分析不同区域的水质情况和各种物质含量。”
“高光谱成像技术最早应用于航空航天领域。”潘明忠曾在中国科学院上海技术物理研究所和长春光学精密机械与物理研究所工作了近15年，所研究的就是高光谱成像技术在航空航天领域的开发应用，“最近嫦娥六号完成月球挖土任务的新闻大家都应该看到过，着陆器在月球上取壤并不是随机的，而是经过矿物分析和选择的，这一过程中就运用到了高光谱成像技术。”
多年的研究让潘明忠意识到，高光谱成像技术不仅仅局限于太空探索，在工业、农业、环境监测等众多民用领域，在其他地方也有许多可以“大展拳脚”的机会：在农业领域，高光谱成像技术能精准捕捉到病虫害和田地土壤的变化，在医疗领域又化身“医师助手”，诊断疾病、检测肿瘤，还可以像“超级侦探”一样，深入地底，寻找隐藏的矿藏，成为“土地守望者“观察国土资源的利用和变化……
“在常规图像基础上叠加了光谱信息，就像给机器戴上了‘火眼金睛’，让它能够超越人眼，识别出各种材质的差别。这样的技术，无疑为智能制造打开了新的大门。”瞄准行业需求，2019年，潘明忠来到了国科大杭州高等研究院（以下简称“杭高院”）物理与光电工程学院并成立了高谱成像公司，将这项技术从“太空”带回了“地球”。
那么在“地球”上，高光谱成像技术具体应用在哪里呢？“如果你面前有成千上万吨回收来的塑料废品，要如何分辨哪些是可用于食品包装的安全塑料，哪些是普通的塑料？”潘明忠提出了这样一个问题。
“用它就可以。”潘明忠拿起一个黑色长方形的相机说道，这是高谱成像公司在2023年推出的近红外高光谱相机，只要把它安装在废品分拣的履带上，就能够高效、准确地对塑料进行分类和鉴别，为塑料回收和资源循环利用等工业应用场景提供了强大的技术支持。
然而，从国家战略转到民用领域，潘明忠也遇到了不少挑战。他坦言，虽然技术原理相通，但在不同应用场景下，工作重点截然不同。在航空航天领域，追求的是技术的高精尖，而在民用领域，则需要更多地考虑用户的实际需求和预算限制。
潘明忠回忆道，公司最初研发的近红外高光谱相机视场角只有2米，无法覆盖工厂里2.8米宽的传送带。为了解决这个问题，他们与客户反复沟通，不断优化产品，最终满足了客户的需求。
在杭高院等平台的支持培育下，高谱成像公司正在快速将光谱视觉技术由实验室研究阶段转向产业化应用阶段，已经陆续推出了高光谱水质监测、自动分选、高精度色彩检测等解决方案。目前已实现批量交付，并积累了一批高端科研伙伴，为海康威视、同方等知名企业提供了光谱视觉产品。
“这些只是高光谱成像技术应用的冰山一角，我们还在不断探索这项技术更多的潜力和开发空间。”潘明忠说道，未来，公司将继续聚焦光谱视觉技术和解决方案，立足杭高院和西湖区的优质科创产业平台，加大研发力度，挖掘市场应用，推动中国光谱视觉技术及其相关应用的快速发展，实现更大的跨越发展。
记者 | 刘嘉慧
制图 | 鲁俐
编辑丨赵彤
供稿丨云栖小镇
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