什么是光譜成像技術？高光譜成像技術是指利用多個光譜通道進行圖像采集、顯示、處理和分析解釋的技術，它不僅具有空間分辨能力，而且還具有光譜分辨能力，被廣泛的應用于精細農業、生物醫學等領域。那么，你對光譜成像技術了解多少？本文將為大家進行介紹。

光譜成像技術的定義：

一般來說，光譜成像技術是指利用多個光譜通道進行圖像采集、顯示、處理和分析解釋的技術。如下圖所示，探測器件隨著波長的掃描而采集相應圖像，則可以得到光譜圖像序列。利用光譜圖像序列進行分析處理，不但可以得到光譜信息，還可以得到圖像信息，因此光譜成像技術是光譜分析與圖像分析的有機結合。

光譜成像技術的發展與溯源：

1.圖像技術與光譜成像

圖像是反映客觀事物或過程某些與空間、時間有相互關聯的特征量的信息陣列。映射產生圖像，圖像反映或描述客觀事物或其運動過程。它們之間的關系可以表示如下：

一般來說，圖像用函數形式可表示為：I=f（x，y，z，t，λ，…）

其中I為像素值，x，y，z為三維空間坐標，t為時間坐標，入為波長坐標。而近一二十年成像技術發展很快，特別是在圖像的空間分辨率和時間分辨率方面。如掃描隧道顯微鏡已觀察到物體表面原子的排列圖像，核磁共振波譜成像技術已經可以描繪中、小型蛋白質分子結構中原子的三維空間分布圖像，它們的空間分辨率已達到10-11m。高速攝影技術已經能夠觀察到激光核聚變過程中時間分辨率達到10-11s的掃描圖像，伴隨著飛秒激光技術的不斷發展和應用，圖像的時間分辨率還將進一步提高。

在圖像空間分辨率和時間分辨率不斷得到提高的背景下，有關波長方面或光譜分辨率的研究必然會得到不斷深入。如現在成像所用的信息載子范圍不斷擴展，不僅有光子，而且還包括各種頻帶的電磁波、能量波和粒子束，如射頻波、紅外光、可見光、紫外光、X 射線、γ射線、中子、電子、離子、質子甚至聲子等。另一方面在每一個“波段”范圍內，毫無疑問，進行波長分辨或光譜分辨同樣也勢在必行，這也就等于宣告光譜成像技術的誕生具有歷史必然性。

由此可見，光譜成像技術是成像技術發展的最新階段，是成像技術不斷發展的必然結果。

2.光譜分析和光譜成像

光譜分析和光譜儀器在現代科技、生產和環境保護、宇宙開發等領域中獲得廣泛的重視和推廣應用，具有一系列明顯優點：如分析靈敏度高、準確性好、方便快捷等。盡管如此，伴隨著科學技術的不斷發展，光譜分析技術同樣遇到前所未有的挑戰。當用光譜儀器進行分析時，對于試樣的勻質性必須給予足夠的重視。一般光譜儀器收集的是試樣的總體信息，當分析試樣是液體或氣體時，試樣的非勻質性并不影響檢測結果。但當試樣是固體時，試樣的空間非勻質性可能導致檢測結果出現嚴重偏差或者喪失大量有用信息。因此在進行“定性”和“定量”分析的同時，還必須給出“位置”信息。如在醫學領域，為正確診斷必須得到病理組織的準確病變位置；在制藥領域，了解分子的空間活性位點對于藥物的設計具有重要意義；在工業產品質量檢驗中，同樣必須準確給出產品缺陷的位置。要解決這些問題，毫無疑問，最自然的辦法便是光譜成像技術。

從以上的分析不難看出，現代光譜分析技術不僅要回答“是什么”（What）和“有多少”（How much）的問題，而且最好還能回答“何時發生變化”或“隨時間怎樣變化”（When）以及“在哪發生變化”（Where）的問題，在此簡稱“四 W”或“四定”（定性、定量、定時、定位）問題。而要同時回答“四W”問題，必須采用光譜成像技術。可見光譜成像技術是光譜分析技術的最新發展，是光譜分析發展的必然要求。