高光譜成像技術(shù)作為一種新型的光電探測(cè)技術(shù)，它即可以利用多個(gè)光譜通道獲取被測(cè)樣品在不同波長(zhǎng)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(qiáng)大的數(shù)據(jù)獲取能力和分析檢測(cè)檢測(cè)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(cè)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(cè)得連續(xù)光譜的同時(shí)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(diǎn)。光譜分析是檢測(cè)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(shí)，其反射或透射的電磁波若按波長(zhǎng)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(huì)形成獨(dú)特的能帶結(jié)構(gòu)，這樣形成的光譜參數(shù)和不同波長(zhǎng)處的關(guān)鍵峰值都有獨(dú)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(guò)記錄特征光譜的形態(tài)和強(qiáng)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(guò)成像設(shè)備獲取樣品各個(gè)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(duì)應(yīng)波長(zhǎng)，代表一維的光譜維度。從圖中可以看到，從每一個(gè)很窄的波段看過(guò)去，數(shù)據(jù)是一幅二維圖像，而針對(duì)平面內(nèi)某個(gè)特定像素沿波段展開(kāi)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(gè)或幾十個(gè)，多數(shù)只適用于特定的應(yīng)用，而能超過(guò)一百個(gè)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(gè)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(chǎng)合更廣泛。但是，隨之而來(lái)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(duì)研究的對(duì)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(jī)以及計(jì)算機(jī)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(jiàn)光（400～760nm）、近紅外（760～2560nm）以及波長(zhǎng)大于2560nm的區(qū)域根據(jù)需要進(jìn)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(jiàn)的基于線掃描成像的光譜儀會(huì)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(gè)樣品表面的檢測(cè)。

探測(cè)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(cè)器為代表的光電傳感器可將光譜的輻射強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，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(hào)，其性能決定了成像的質(zhì)量。