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(jié)合，探測(cè)目標(biāo)的二維幾何空間及***維光譜信息。在探測(cè)物體空間特征的同時(shí)并對(duì)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(xù)光譜覆蓋，進(jìn)而獲得高光譜像素的圖象數(shù)據(jù)信息。***般來說，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，即色散型成像光譜儀。

高光譜成像儀有以下特點(diǎn)：

1.地物光譜信息類似持續(xù)，歷經(jīng)光譜儀透射率復(fù)建后，高光譜圖象能夠獲得與被測(cè)物塊類似的連續(xù)光譜透射率曲線圖，并兩者之間精確測(cè)量值相符合，將試驗(yàn)室被測(cè)物塊的光譜分析實(shí)體模型運(yùn)用于顯像全過程。

2.大大提高了土層植物群落的檢測(cè)和分辨工作能力，高光譜數(shù)據(jù)信息可以檢驗(yàn)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。

3.地貌因素的歸類和鑒別方法許多，圖象歸類不但能夠選用貝葉斯分辨、決策樹、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等系統(tǒng)識(shí)別方式 ，并且能夠選用根據(jù)被檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)光譜儀數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的光譜儀配對(duì)方式 ，歸類分辨特點(diǎn)不但能夠運(yùn)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與識(shí)別是可能的。在高光譜圖像中可以估計(jì)出各種被探測(cè)物體的狀態(tài)參數(shù)，大大提高了高定量成像分析的準(zhǔn)確性和可靠性。

現(xiàn)如今，高光譜成像儀越來越受歡迎，***方面隨著科技發(fā)展，相機(jī)越來越普及，而且拍照速度越來越快，普通相機(jī)只能拍攝目標(biāo)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(jì)算機(jī)技術(shù)可以提供足夠的計(jì)算能力來處理大量數(shù)據(jù)，科學(xué)***可以利用高光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確識(shí)別材料，甚至那些看起來非常相似的材料。

高光譜成像儀在農(nóng)業(yè)和工業(yè)等領(lǐng)域的研究中發(fā)展迅速，應(yīng)用越來越廣泛：

（***）農(nóng)業(yè)應(yīng)用

農(nóng)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(shù)據(jù)可以用來提醒農(nóng)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(nóng)業(yè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用越來越多，相信在不久的將來，會(huì)有質(zhì)的飛躍。

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

（二）工業(yè)應(yīng)用

相比于野外農(nóng)田和森林，工廠的環(huán)境更好控制，因此，高光譜成像在工業(yè)分類中的應(yīng)用越來越廣泛。傳統(tǒng)的視覺系統(tǒng)很難對(duì)具有相似顏色或外觀的物體進(jìn)行分類，如：很難辨別具有相似顏色的果實(shí)、蔬菜或與組成其可見顏色無關(guān)的材料（如再生塑料）。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)視覺系統(tǒng)分類失敗時(shí)，這些分類工作只能由人工來完成，價(jià)格高昂、速度慢、錯(cuò)誤率高。

應(yīng)用高光譜成像技術(shù)，不僅可以利用高光譜數(shù)據(jù)去分類相似顏色的材料，也可以獲取可見光范圍以外的信息，如紅外和紫外波段。實(shí)時(shí)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以秒***處理數(shù)據(jù)并且傳遞這些信息至機(jī)器人手臂或空氣噴氣機(jī)等執(zhí)行器上完成分類工作。

（三）軟件及算法

雖然相機(jī)的設(shè)計(jì)和制造在技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性，但研發(fā)出可靠的用于工業(yè)分類的高光譜分析軟件是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。由于深層機(jī)器學(xué)習(xí)知識(shí)伴隨在廣泛應(yīng)用的簡(jiǎn)單算法中，高光譜機(jī)器視覺軟件開發(fā)是***項(xiàng)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，還可以測(cè)定分子的振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，定量地了解分子間作用力和分子內(nèi)作用力的情況，并推斷分子的對(duì)稱性，幾何形狀、分子中原子的排列，計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)、研究振動(dòng)***轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光譜和轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光譜，可以獲得有關(guān)分子常數(shù)的數(shù)據(jù)。對(duì)非極性分子，因?yàn)樗鼈儧]有吸收或發(fā)射的轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)光譜，振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)能量和對(duì)稱性等許多信息反映在散射譜中。對(duì)于極性分子，通過紅外光譜固然可以獲得不少分子參數(shù)的知識(shí)，但是為了得到更完備的資料，也往往同時(shí)觀測(cè)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(bǔ)的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)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(nóng)作物生長(zhǎng)、分類，病蟲害檢測(cè)，海洋水色測(cè)量，城市規(guī)劃、石油勘探、地芯地貌及軍事目標(biāo)識(shí)別等方面也有很廣泛和深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。除了以上實(shí)際應(yīng)用外，高光譜成像儀還在自然科學(xué)的大部分領(lǐng)域都起著重要的作用。