高光譜成像儀可以通過透鏡捕獲顏色和光的連續電磁光譜，并使用棱鏡或衍射光柵等色散元件將其分成不同的光譜長度。雖然人眼僅包含三種顏色感受器(紅色、綠色和藍色)，但高光譜相機可以將電磁波譜分成數千個小波段。它分析寬光譜并測量場景圖像中每個像素的光譜。這使得高光譜成像成為信息最豐富的遙感數據來源之一。

雖然這項技術最初是為軍事和太空用途而開發的，但高光譜成像儀現在正在應用于農業領域。輕型高光譜成像系統安裝在固定翼飛機或小型無人機(無人駕駛飛行器的簡稱)上，以收集大面積的準確數據。

通過高光譜成像，可以表征植物和土壤的化學和生物學特性。這可以通過分析一系列窄光譜帶的反射特性來實現。這些先進的檢測系統很容易檢測到許多人眼忽略的潛在問題。

高光譜成像儀提供的分析對象信息豐富，簡化了生物復雜性和各種作物參數的表征。光譜學可以捕獲各種變化(例如，各種天氣和土壤類型)并解決任何潛在問題。

高光譜系統還可以有效監測農作物的健康狀況及其水分和養分水平。它們甚至可以提供進入沼澤和山區等人跡罕至和具有挑戰性的區域的通道。

基本上，高光譜成像使精準農業成為可能，而精準農業需要的不僅僅是簡單的 RGB 數據。與傳統方法不同，高光譜成像提供的光譜內容甚至能夠檢測葉綠素的微小色素或樹葉上的微小顏色變化。

此外，許多疾病可以在早期階段借助高光譜成像進行檢測。柑橘枯萎病是一種破壞樹木活力并蔓延到整個樹林的植物病害，過去已被診斷出來以防止其升級。柑橘枯萎病的早期跡象包括葉子表面分泌副產物。最初，人們過去常常爬上樹來檢查樹葉，但自從高光譜系統問世以來，可以使用裝有高光譜相機的無人機從農作物上方300-400 米處看到這個問題。

高光譜成像最近也作為一種非破壞性和快速的種子質量和安全評估方法而受到歡迎。它可以幫助檢測活力、活力、缺陷、疾病、清潔度和種子成分測定。種子質量的評估在植物育種和生產中至關重要，高光譜成像有助于許多常規檢測任務。