高光譜成像或成像光譜學結合了數(shù)字成像和光譜學的力量。對于圖像中的每個像素，高光譜相機獲取大量(通常為幾十到幾百個)連續(xù)光譜帶的光強度(輻射率)。因此，圖像中的每個像素都包含連續(xù)光譜(輻射率或反射率)，可用于非常精確和詳細地表征場景中的物體。

手推掃帚

攝像機使用所謂的“推掃式”掃描模式逐行對場景進行成像。場景中的一條窄空間線一次成像，這條線在到達傳感器陣列之前被分成光譜分量。在二維傳感器陣列上，一維用于光譜分離，第二維用于在一個空間方向上成像。場景中的第二個空間維度來自相機在場景上的掃描(飛機運動)。結果可以看作是每個光譜通道的一個二維圖像，或者圖像中的每個像素都包含一個全光譜。

說明如何捕獲高光譜數(shù)據(jù)立方體的一條空間線。

工作原理

簡而言之，高光譜相機的操作如下：相機前光學元件將場景成像到一條狹縫上，該狹縫僅讓來自場景中一條窄線的光通過。準直后，色散元件(在我們的例子中是透射光柵)分離不同的波長，然后光聚焦到探測器陣列上。光學器件的凈效應是，對于沿著由狹縫定義的線的每個像素間隔，相應的光譜被投射到陣列上的一列檢測器上。因此，從陣列中讀出的數(shù)據(jù)包含一片高光譜圖像，在一個方向上具有光譜信息，在另一個方向上具有空間(圖像)信息。通過掃描整個場景，高光譜相機收集相鄰線條的切片，形成具有兩個空間維度和一個光譜維度的高光譜圖像或“立方體”。請注意，掃描通常是應用程序固有的：在遙感中，掃描是由飛機或衛(wèi)星運動提供的。此外，在許多工業(yè)質量控制應用中，產品可以方便地通過傳送帶上的傳感器。

應用

高光譜相機能夠獲取遠超人眼光譜范圍的數(shù)據(jù)，該范圍受最大波長約 700nm 的限制。高光譜相機可以配置為成像 2500nm，因此包括大部分紅外光譜。對于許多應用，紅外區(qū)域的反射/吸收特性對于表征、量化或分類場景中的物體至關重要。

隨著傳感器開發(fā)和計算能力的最新進展，高光譜成像現(xiàn)在已準備好從緩慢且不可靠的研究原型邁出一步，以適用于從在線工業(yè)監(jiān)測/分類/分類到實驗室測量、臨床儀器等各種應用的可靠而準確的分析儀器醫(yī)療診斷以及機載和衛(wèi)星遙感工具。高光譜相機非常適合所有這些應用領域和許多其他領域。