高光譜成像儀所對應(yīng)的系統(tǒng)瞬時視場通常為毫弧度量級，而儀器的總視場往往要求幾度甚至幾十度，為了擴大視場，需要實行掃描成像。根據(jù)掃描成像的方式和光電探測器種類，高光譜成像儀系統(tǒng)大致可劃分成兩大類：一類是搖掃方式；另一類為推帚式掃描方式（即推掃型）。本文對點成像搖掃型高光譜成像儀的成像原理進行了介紹。

最早的高光譜成像儀是在多光譜掃描儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，原理上是把多光譜掃描儀中的幾個波段的探測器置換成一個帶線陣列探測器的光譜儀，每次可以獲得一個地物像元的光譜曲線，并通過機械掃描獲得一條地物的光譜數(shù)據(jù)，所以也稱為點成像搖掃型成像光譜儀（如下圖所示）。

搖掃型成像光譜儀結(jié)構(gòu)，包括機械掃描成像和分光探測兩部分。與紅外行掃描儀相似的光學(xué)-機械掃描（光機掃描）結(jié)構(gòu)，在平臺飛行中按穿軌方向?qū)嵭行袙呙琛Ｃ總€地面分辨元的輻射依次進入儀器的分光探測部分。分光部件首先將像元輻射按特定光譜間隔實行色散（分光），然后讓它們落在線陣列探測器的每個光敏元上。線陣列探測器像元數(shù)，即像元分光光譜波段的個數(shù)。每個探測器的輸出便是特定波段地面景物的圖像數(shù)據(jù)。如果探測器光敏元是方形，每行掃描時間T等于地面瞬時視場與飛行平臺軌道方向的地面速度之比。當(dāng)每行掃描取樣（讀出）m次，則搖掃方式在穿軌方向每個分辨元的大小為掃描總視場與取樣數(shù)的比值，每個分辨元上積分時間為T/m（s）。

光機掃描的方式有兩種，即物面掃描和像面掃描。物面掃描時，一般在小視場物鏡前的光路中加入掃描部件，使物方瞬時視場掃過物面的不同部位，獲得較大的空間覆蓋。物面掃描的優(yōu)點是由于系統(tǒng)的光學(xué)視場即瞬時視場，物鏡視場小，容易獲得高像質(zhì)；缺點是由于物鏡口徑一般較大，要實現(xiàn)大范圍掃描，特別是二維掃描，機械裝置比較復(fù)雜笨重。像面掃描一般在一個大視場物鏡后的會聚光路中加入掃描部件，探測器在每一瞬間，只能“看到”物鏡光學(xué)視場的一小部分，相當(dāng)于一個瞬時視場，需要通過二維掃描，才能完整采集一幀圖像。

由于像面掃描部件是對經(jīng)物鏡會聚的光束進行偏折，可以做得小巧。像面掃描的中繼光學(xué)系統(tǒng)視場較小，但是物鏡視場很大，要得到高像質(zhì)，設(shè)計、制作都有難度。目前用得較多的還是物面掃描。值得注意的是，光機掃描在某些場合下，會產(chǎn)生像面的旋轉(zhuǎn)，稱為像旋。當(dāng)掃描鏡的法線在轉(zhuǎn)動時不在一個平面內(nèi)，采用多元探測器就會產(chǎn)生像旋。可以用旋轉(zhuǎn)K鏡、棱鏡等方法消除像旋，如果像旋較小，也可直接用數(shù)字方法校正。