高光譜成像技術的成像原理是怎樣的？高光譜圖像技術的原理是利用物質的發射光譜、吸收光譜或散射光譜特征對物質進行定性、定量分析，進而或得待測物體的光譜信息和圖譜信息，以達到快速的無損檢測。那么，高光譜成像技術的光譜圖像有幾種各式？本文對高光譜成像技術的成像原理及光譜圖像數據格式類型做了介紹。

高光譜成像技術的成像原理：

高光譜是利用很多窄的電磁波波段獲取物體有關數據的技術，它可在電磁波的紫外、可見光、近紅外、中紅外以至熱紅外區域，獲取許多非常窄且光譜連續的圖像數據，為每個像元提供數十至數百個窄波段（通常波段寬度<10nm）光譜信息，能產生一條完整而連續的光譜曲線。高光譜具有多波段、高分辨率和圖譜合一的特點，把二維圖像和光譜技術融為一體。

高光譜圖像可以用“三維數據塊”來形象地描述，如上圖所示，其中x和y表示二維平面像素信息坐標軸，第三維（λ軸）是波長信息坐標軸。高光譜圖像集樣本的圖像信息與光譜信息于一身。圖像信息可以反映樣本的大小、形狀、缺陷等外部品質特征，由于成分不同對光譜吸收也不同，在某個特定波長下圖像對某個缺陷會有較顯著的反映，而光譜信息能充分反映樣品內部的物理結構、化學成分的差異。這些特點決定了高光譜圖像技術在產品內外部品質的檢測方面的獨特優勢。

高光譜成像技術的檢測裝置：

由光源、光譜成像儀、圖像采集卡、暗箱、數據處理軟件、位移平臺等構成了典型的高光譜成像裝置。高光譜成像技術有基于濾片的高光譜成像系統和基于圖像光譜儀的高光譜圖像系統兩種。下圖為高光譜成像裝置示意圖。

高光譜成像技術光譜圖像的格式介紹：

高光譜遙感圖像主要有3種格式：BSQ格式（Band sequential），BIP格式（Band interleaved by pixel）和BIL格式（Band interleaved by line）。BSQ的格式數據按波段順序存儲，BIP格式的數據按像素點序列存儲，BIL格式的數據波段按行交叉存儲。雖然不同格式的圖像有不同的存儲方式，但是這些高光譜圖像都有共同的突出特點。

1.高光譜分辨率

通常的多光譜遙感器的專題制圖儀傳感器和地球觀測系統的高分辨率可見光傳感器只有幾個波段，其光譜分辨率一般大于100 nm。高光譜成像光譜儀能獲得整個可見光、近紅外、短波紅外、熱紅外波段的多而窄的連續光譜，波段數多至幾十甚至數百個，光譜分辨率可達納米級。

2.圖譜合一

高光譜圖像獲取表圖像包含了豐富的空間和光譜信息，在可見光和反射紅外區，其光譜分辨率通常在100nm量級。而成像光譜儀的光譜波段較多，一般是幾十個或者幾百個，有的甚至高達上千個，而且這些光譜波段在成像范圍內都是連續成像。因此，成像光譜儀能夠獲得地物在一定范圍內連續的、精細的光譜曲線。

3.數據冗余度大

高光譜成像光譜儀雖然光譜波段多，光譜曲線連續且精細，但是同時也存在它不足的一面，其采樣間距一般都在納米級，造成了相鄰波段的高度的相關性，冗余度也隨之增加。

4.信噪比低

高光譜數據信噪比較低。隨著波段數目的增加，噪聲增加。然而，高光譜特征和分類研究中主要存在以下兩個難點：一是高維使得計算速度受到很大影響，訓練樣本的不足也會導致不好的分類結果；二是波段間的強相關性增加了冗余性，如果不能有效處理，會對結果產生一定的影響。