高光譜成像儀實現的波長通道的數量通常太大，無法在圖像傳感器中的每個波長通道中使用一種類型的光電探測器。 因此，通常使用其他技術：

點掃描

一種可能性是將某種光譜儀與2D掃描成像設備(掃帚掃描儀)結合使用。 在任何特定時間，人們都會接收來自某個方向的光并記錄光譜。 例如，可以在一維光電二極管陣列前面使用帶有衍射光柵的簡單光譜儀。

完整的高光譜圖像需要掃描二維的所有圖像方向，并且通常需要大量的采集時間。 此外，入射光的使用效率極低，很容易出現運動偽影。

盡管該方法允許人們使用非常傳統的光譜儀，但由于上述限制和需要掃描光學器件(通常帶有機械部件)，它并不經常使用。

線掃描

線掃描是高光譜成像最常用的圖像采集技術。 這意味著在任何時間點，人們都可以獲取一條生產線的圖像信息(推掃式掃帚掃描儀)。 線的選擇通常是通過在圖像平面中放置光學狹縫來完成的。 此外，使用衍射光柵或其他色散光學元件在空間上沿垂直于狹縫的方向分離不同的波長分量。 然后可以將光發送到二維圖像傳感器(焦平面陣列)，其中一個方向對應于空間坐標，另一個方向對應于波長。 可以使用可更換光柵以不同的光譜分辨率覆蓋不同的光譜區域。

圖像的完成需要對上述狹縫、整個成像儀器或成像對象進行具有不同方向的多個此類記錄。 例如，飛機或太空衛星上的儀器自然地向一個方向移動，該方向應垂直于圖像線的方向。 同樣，人們可以對正在移動的物體進行成像，例如沿著工廠的傳送帶。 在其他情況下，需要移動鏡或其他類型的掃描光學器件來對觀察方向進行一維掃描。

與點掃描相比，圖像采集速度更快，運動偽影的傾向也更低。 所需的焦平面陣列類型相當簡單;它只需要在整個感興趣的波長范圍內表現出足夠高的響應度。 在設備校準中可以考慮響應度的波長依賴性。

盡管如此，輸入光的使用效率不是很高，因為一次只能使用對應于一條線的光。

光譜掃描

基本上可以通過將可調諧光學帶通濾光片集成到相機中來實現高光譜成像。 然后一次記錄一個波長槽的圖像，并將來自許多此類記錄的數據組合到高光譜立方體中。 雖然所有圖像方向的光都可以隨時使用，但任何時候都只使用一個小的光譜槽，因此光的使用效率與線掃描一樣低。 此外，實現高光譜分辨率的可調諧帶通濾波器并不容易。

或者，可以使用波長可調照明，例如使用光學參量振蕩器。 每個圖像曝光都是針對一個波長進行的，并且許多不同波長的曝光提供了高光譜圖像。

光譜掃描的一個核心優勢是可以使用傳統的成像儀器。 例如，可以為顯微鏡配備合適的濾光片來執行高光譜顯微鏡。

光譜掃描的另一個優點是能夠以任意順序記錄不同波長通道的圖像。 換句話說，不必每次都記錄一個完整的高光譜立方體，而是可以根據特定的成像目的和情況選擇波長。 例如，人們可以僅以有限的一組波長定期操作，并且僅在某些情況下(例如，當檢測到某些有趣的物體時)才能獲取不同波長的圖像。

時空掃描

時空掃描是空間掃描和光譜掃描之間的一種混合，其中每個帶有二維圖像傳感器的記錄都代表高光譜立方體的對角線切片。 傳感器上的一個空間坐標僅對應于空間坐標，而第二個坐標則進行波長編碼。 需要一維掃描才能完成高光譜立方體。

快照成像

特別是對于天文學應用，有效利用入射光至關重要。 因此，非常希望通過使用某種快照成像來避免任何空間或光譜掃描。 為此目的已經開發了大量不同的技術方法，所有這些方法都導致相對復雜和昂貴的技術設置。

僅舉一個例子，可以將場景成像到光纖束的輸入端，該光纖束的制造使得輸出光纖沿一條線排列。 (還有其他光學裝置可以進行這種圖像切片。 然后，可以將不同的波長分量分散在垂直于線的方向上，并將光發送到二維圖像傳感器，或者如果需要大量像素，則發送到多個傳感器。 從這個意義上說，其工作原理與上述線掃描儀的操作原理非常相似。 但是，可以一次處理完整的圖像。 對于高效的光收集，具有高數值孔徑和高光纖芯面積比的光纖束至關重要。

雖然所解釋的方法需要復雜的光學元件，但它非常自然地提供了高光譜立方體數據。 已經開發了其他方法，其中需要采用復雜的數據處理算法來獲取此類數據。