高光譜成像技術(shù)作為一種新型的光電探測技術(shù)，它即可以利用多個光譜通道獲取被測樣品在不同波長上的形貌和空間信息，又能獲得反映圖像各處成分的光譜信息，具有強大的數(shù)據(jù)獲取能力和分析檢測檢測潛質(zhì)，因此已在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、生物醫(yī)藥、環(huán)境監(jiān)測等諸多領(lǐng)域有了廣泛應(yīng)用。

高光譜成像技術(shù)的基本原理：

高光譜成像是一種在測得連續(xù)光譜的同時又獲得樣品空間位置的成像技術(shù)，兼具了光譜分析和圖像處理的特點。光譜分析是檢測物質(zhì)內(nèi)在成分的常用手段，當(dāng)樣品與電磁輻射相互作用時，其反射或透射的電磁波若按波長大小排列就可形成光譜。而不同物質(zhì)其內(nèi)部原子、分子的組成結(jié)構(gòu)或排序不同會形成獨特的能帶結(jié)構(gòu)，這樣形成的光譜參數(shù)和不同波長處的關(guān)鍵峰值都有獨特的特征，這些特征就成了表征不同物質(zhì)屬性的特征光譜（光譜指紋），因此通過記錄特征光譜的形態(tài)和強度就可分辨樣品的化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)。

光譜成像則是在獲取光譜信息的基礎(chǔ)上，通過成像設(shè)備獲取樣品各個波段的圖像數(shù)據(jù)，這種圖譜合一的三維數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)立方體，如上圖所示圖。其中（x，y）代表兩維的空間維度，而入為對應(yīng)波長，代表一維的光譜維度。從圖中可以看到，從每一個很窄的波段看過去，數(shù)據(jù)是一幅二維圖像，而針對平面內(nèi)某個特定像素沿波段展開分析，則是一條光譜曲線。

光譜成像根據(jù)光譜分辨率可分為多光譜、高光譜和超光譜。多光譜圖像的波段只有幾個或幾十個，多數(shù)只適用于特定的應(yīng)用，而能超過一百個波段的習(xí)慣上就稱為高光譜圖像。由于波段數(shù)目多，每個波段都很窄，所以高光譜圖像比多光譜具有更高的光譜分辨率，通?？蛇_(dá)2～3nm，其適用的場合更廣泛。但是，隨之而來的是數(shù)據(jù)處理量更大，設(shè)備成本也更高，因此應(yīng)針對研究的對象、目的和工作環(huán)境，采用適宜的技術(shù)手段。

高光譜成像技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成：

典型的高光譜成像系統(tǒng)由光源、成像光譜儀、CCD相機以及計算機等輔助系統(tǒng)構(gòu)成，如下圖所示。

光源的波譜范圍可以在紫外（200～400nm）、可見光（400～760nm）、近紅外（760～2560nm）以及波長大于2560nm的區(qū)域根據(jù)需要進行選擇設(shè)置。

成像光譜儀主要由準(zhǔn)直入射、分光、成像等功能器件組成，較為常見的基于線掃描成像的光譜儀會記錄樣品表面一條線狀的信息，將掃描線沿垂直方向平移就可完成整個樣品表面的檢測。

探測器元件是記錄光譜圖像信息的關(guān)鍵傳感器，以電荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）探測器為代表的光電傳感器可將光譜的輻射強度信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，其作用就像膠片一樣，但它是將光學(xué)影像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，其性能決定了成像的質(zhì)量。