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并對每個空間像元色散形成幾十個到上百個波段帶寬為10nm左右的連續(xù)光譜覆蓋，進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：

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物塊類似的連續(xù)光譜透射率曲線圖，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體模型運用于顯像全過程。

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(shù)據(jù)信息可以檢驗出具備確診光譜儀消化吸收特點的化學(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)、支持向量機等系統(tǒng)識別方式 ，并且能夠選用根據(jù)被檢驗?zāi)繕斯庾V儀數(shù)據(jù)庫查詢的光譜儀配對方式 ，歸類分辨特點不但能夠運用光譜儀確診特點，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(shù)，大大提高了高定量成像分析的準確性和可靠性。

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，相機越來越普及，而且拍照速度越來越快，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，先進的計算機技術(shù)可以提供足夠的計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)準確識別材料，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)測方面的應(yīng)用越來越多，相信在不久的將來，會有質(zhì)的飛躍。

確定光譜特征和植物生理特征參數(shù)的準確關(guān)系是全球性研究的***部分，這使定點使用除草劑、農(nóng)藥和化肥成為可能。這種作物管理技術(shù)會讓農(nóng)民有針對性的定量使用化肥，節(jié)省成本，并獲取更大收益。因此，高光譜技術(shù)獲得了強有力的體制支撐，尤其是將食品供應(yīng)和環(huán)境保護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)很難對具有相似顏色或外觀的物體進行分類，如：很難辨別具有相似顏色的果實、蔬菜或與組成其可見顏色無關(guān)的材料（如再生塑料）。當標準視覺系統(tǒng)分類失敗時，這些分類工作只能由人工來完成，價格高昂、速度慢、錯誤率高。

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。實時的機器學(xué)習(xí)算法可以秒***處理數(shù)據(jù)并且傳遞這些信息至機器人手臂或空氣噴氣機等執(zhí)行器上完成分類工作。

（三）軟件及算法

雖然相機的設(shè)計和制造在技術(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遇，也是挑戰(zhàn)。由于深層機器學(xué)習(xí)知識伴隨在廣泛應(yīng)用的簡單算法中，高光譜機器視覺軟件開發(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，還可以測定分子的振動轉(zhuǎn)動頻率，定量地了解分子間作用力和分子內(nèi)作用力的情況，并推斷分子的對稱性，幾何形狀、分子中原子的排列，計算熱力學(xué)函數(shù)、研究振動***轉(zhuǎn)動拉曼光譜和轉(zhuǎn)動拉曼光譜，可以獲得有關(guān)分子常數(shù)的數(shù)據(jù)。對非極性分子，因為它們沒有吸收或發(fā)射的轉(zhuǎn)動和振動光譜，振動轉(zhuǎn)動能量和對稱性等許多信息反映在散射譜中。對于極性分子，通過紅外光譜固然可以獲得不少分子參數(shù)的知識，但是為了得到更完備的資料，也往往同時觀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(shù)據(jù)。現(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、分類，病蟲害檢測，海洋水色測量，城市規(guī)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(yīng)用前景。除了以上實際應(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。