物質(zhì)的光譜是有特征的，不同的物質(zhì)有不同的光譜。而高光譜成像儀將成像技術(shù)與光譜技術(shù)相結合，探測目標的二維幾何空間及***維光譜信息。在探測物體空間特征的同時(shí)并對每個(gè)空間像元色散形成幾十個(gè)到上百個(gè)波段帶寬為10nm左右的連續光譜覆蓋，進(jìn)而獲得高光譜像素的圖象數據信息。***般來(lái)說(shuō)，高光譜成像儀主要有三種，棱鏡分光，光柵分光和傅里葉變換型。其中，棱鏡分光和光柵分光可以看成***類(lèi)，即色散型成像光譜儀。

高光譜成像儀有以下特點(diǎn)：

1.地物光譜信息類(lèi)似持續，歷經(jīng)光譜儀透射率復建后，高光譜圖象能夠獲得與被測物塊類(lèi)似的連續光譜透射率曲線(xiàn)圖，并兩者之間精確測量值相符合，將試驗室被測物塊的光譜分析實(shí)體模型運用于顯像全過(guò)程。

2.大大提高了土層植物群落的檢測和分辨工作能力，高光譜數據信息可以檢驗出具備確診光譜儀消化吸收特點(diǎn)的化學(xué)物質(zhì)，能夠精確地域分土層植物群落、路面地板材質(zhì)等種類(lèi)。

3.地貌因素的歸類(lèi)和鑒別方法許多，圖象歸類(lèi)不但能夠選用貝葉斯分辨、決策樹(shù)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )、支持向量機等系統識別方式 ，并且能夠選用根據被檢驗目標光譜儀數據庫查詢(xún)的光譜儀配對方式 ，歸類(lèi)分辨特點(diǎn)不但能夠運用光譜儀確診特點(diǎn)，還可以利用特征選擇和提取。

4.地形要素的定量和半定量分類(lèi)與識別是可能的。在高光譜圖像中可以估計出各種被探測物體的狀態(tài)參數，大大提高了高定量成像分析的準確性和可靠性。

現如今，高光譜成像儀越來(lái)越受歡迎，***方面隨著(zhù)科技發(fā)展，相機越來(lái)越普及，而且拍照速度越來(lái)越快，普通相機只能拍攝目標的形影圖像，而光譜成像儀可以看到各種物質(zhì)的化學(xué)、物理性質(zhì)；另***方面，先進(jìn)的計算機技術(shù)可以提供足夠的計算能力來(lái)處理大量數據，科學(xué)***可以利用高光譜數據準確識別材料，甚至那些看起來(lái)非常相似的材料。

高光譜成像儀在農業(yè)和工業(yè)等領(lǐng)域的研究中發(fā)展迅速，應用越來(lái)越廣泛：

（***）農業(yè)應用

農業(yè)方面，不同植物有不同的光譜，相同植物在不同條件下光譜也有差異。例如，高光譜數據可以用來(lái)提醒農民作物脅迫或有害雜草的早期跡象，也可以確定成熟度。高光譜成像技術(shù)在***農業(yè)和環(huán)境監測方面的應用越來(lái)越多，相信在不久的將來(lái)，會(huì )有質(zhì)的飛躍。

確定光譜特征和植物生理特征參數的準確關(guān)系是全球性研究的***部分，這使定點(diǎn)使用除草劑、農藥和化肥成為可能。這種作物管理技術(shù)會(huì )讓農民有針對性的定量使用化肥，節省成本，并獲取更大收益。因此，高光譜技術(shù)獲得了強有力的體制支撐，尤其是將食品供應和環(huán)境保護作為核心問(wèn)題的亞洲。

（二）工業(yè)應用

相比于野外農田和森林，工廠(chǎng)的環(huán)境更好控制，因此，高光譜成像在工業(yè)分類(lèi)中的應用越來(lái)越廣泛。傳統的視覺(jué)系統很難對具有相似顏色或外觀(guān)的物體進(jìn)行分類(lèi)，如：很難辨別具有相似顏色的果實(shí)、蔬菜或與組成其可見(jiàn)顏色無(wú)關(guān)的材料（如再生塑料）。當標準視覺(jué)系統分類(lèi)失敗時(shí)，這些分類(lèi)工作只能由人工來(lái)完成，價(jià)格高昂、速度慢、錯誤率高。

應用高光譜成像技術(shù)，不僅可以利用高光譜數據去分類(lèi)相似顏色的材料，也可以獲取可見(jiàn)光范圍以外的信息，如紅外和紫外波段。實(shí)時(shí)的機器學(xué)習算法可以秒***處理數據并且傳遞這些信息至機器人手臂或空氣噴氣機等執行器上完成分類(lèi)工作。

（三）軟件及算法

雖然相機的設計和制造在技術(shù)上具有挑戰性，但研發(fā)出可靠的用于工業(yè)分類(lèi)的高光譜分析軟件是機遇，也是挑戰。由于深層機器學(xué)習知識伴隨在廣泛應用的簡(jiǎn)單算法中，高光譜機器視覺(jué)軟件開(kāi)發(fā)是***項令人興奮的科技領(lǐng)域。

（四）生物化學(xué)研究

可以利用拉曼光譜鑒別***些物質(zhì)的種類(lèi)，還可以測定分子的振動(dòng)轉動(dòng)頻率，定量地了解分子間作用力和分子內作用力的情況，并推斷分子的對稱(chēng)性，幾何形狀、分子中原子的排列，計算熱力學(xué)函數、研究振動(dòng)***轉動(dòng)拉曼光譜和轉動(dòng)拉曼光譜，可以獲得有關(guān)分子常數的數據。對非極性分子，因為它們沒(méi)有吸收或發(fā)射的轉動(dòng)和振動(dòng)光譜，振動(dòng)轉動(dòng)能量和對稱(chēng)性等許多信息反映在散射譜中。對于極性分子，通過(guò)紅外光譜固然可以獲得不少分子參數的知識，但是為了得到更完備的資料，也往往同時(shí)觀(guān)測紅外光譜和拉曼光譜，它們具有不同的選擇定則，可以提供互補的數據?，F在這兩種光譜相互配合已經(jīng)成為有力的研究工具。

此外，高光譜成像儀在土地利用、農作物生長(cháng)、分類(lèi)，病蟲(chóng)害檢測，海洋水色測量，城市規劃、石油勘探、地芯地貌及軍事目標識別等方面也有很廣泛和深遠的應用前景。除了以上實(shí)際應用外，高光譜成像儀還在自然科學(xué)的大部分領(lǐng)域都起著(zhù)重要的作用。