光譜成像于 1970 年代初首次引入，主要用于軍事應(yīng)用，最初被稱(chēng)為多光譜。由于光譜帶的增加和連續(xù)幾代成像的進(jìn)步，引入了高光譜。多光譜和高光譜是具有類(lèi)似技術(shù)的光譜成像類(lèi)型。它們是不同的成像方法，因其都有自己的應(yīng)用空間，這樣的應(yīng)用空間已經(jīng)發(fā)展到包括：遙感，如地圖物種、礦產(chǎn)勘探、食品工程、農(nóng)業(yè)、大氣研究、生態(tài)學(xué)、醫(yī)療保健和農(nóng)業(yè)。

多光譜遙感涉及獲取可見(jiàn)光、近紅外和短波紅外圖像。這些圖像是在幾個(gè)寬波段中獲得的。因此，多光譜圖像捕獲電磁光譜特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)。捕獲的不同材料在這些不同波長(zhǎng)下反射和吸收不同。在這種成像方法中，可以通過(guò)在這些遙感圖像中觀察到的光譜反射特征來(lái)區(qū)分材料，使直接識(shí)別成為不可能。

高光譜遙感是一種分析寬光譜的技術(shù)，而不僅僅是為每個(gè)像素分配原色，其主要目標(biāo)是從場(chǎng)景圖像中的每個(gè)像素獲取光譜，以查找對(duì)象、檢測(cè)過(guò)程或識(shí)別材料。高光譜遙感對(duì)光譜中的各種帶寬進(jìn)行采樣，旨在提供豐富的數(shù)據(jù)集并檢測(cè)單帶寬成像傳感器不可見(jiàn)的感興趣對(duì)象。在下文中，更詳細(xì)地概述了多光譜和高光譜遙感，差異如下：

①波段數(shù)

多光譜成像遵循低地球軌道和太陽(yáng)同步。多光譜衛(wèi)星沿 5 到 10 個(gè)頻譜波段捕獲數(shù)據(jù)。大多數(shù)情況下，它還捕獲所有三種原色和紅外部分中的幾個(gè)塊。

另一方面，高光譜成像可以檢測(cè)光譜內(nèi)的數(shù)千個(gè)不同波段。如果分析人員熟悉它們的光譜特性，則 Sich 圖像對(duì)于檢測(cè)某些物體和礦物非常有幫助。就像多光譜一樣，他們的衛(wèi)星也遵循太陽(yáng)同步低地球軌道。

②光譜分辨率細(xì)節(jié)

光譜分辨率是指?jìng)鞲衅鳒y(cè)量的電磁光譜部分的數(shù)量和寬度。多光譜遙感的光譜分辨率較差。因此，它使得像高光譜傳感器一樣容易識(shí)別地球特征變得更加困難。原因是由于波段較寬，多光譜傳感器被捕獲的數(shù)量很少。另一方面，高光譜遙感具有較高的光譜分辨率，可以檢測(cè)物體和礦物的光譜特性，提供了更好的能力去看到無(wú)形的東西。

③窄波段

多光譜遙感系統(tǒng)使用并行傳感器陣列來(lái)檢測(cè)少量更寬波段的輻射。同時(shí)，在高光譜遙感中，波段要窄得多。高光譜傳感器中的這些眾多窄帶提供了跨越 整個(gè)電磁光譜的連續(xù)光譜測(cè)量。因此，這使它們對(duì)反射能量的細(xì)微變化更加敏感。

④能夠使用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)

多光譜遙感圖像的信息含量較低，因此隨著時(shí)間的推移繼續(xù)使用相同的技術(shù)。由于這種成像技術(shù)缺乏信息豐富性，它面臨著持續(xù)發(fā)展的障礙。另一方面，高光譜成像技術(shù)因信息量高而不斷發(fā)展。因此，其有望成為全球范圍內(nèi)使用的主要遙感技術(shù)。

⑤復(fù)雜程度

由于多光譜遙感波段數(shù)量有限，數(shù)據(jù)分析和解釋很簡(jiǎn)單，也更容易理解。同時(shí)，高光譜遙感的缺點(diǎn)之一是其復(fù)雜性。它有許多波段必須與之合作;因此，可能難以減少冗余或辛勤工作。

六圖像特征

在多光譜數(shù)據(jù)中，光譜中的反射能量跨越更廣泛的范圍。這使得很難獲得物體或表面區(qū)域的大量細(xì)節(jié)。這是因?yàn)椴ǘ我獙挼枚唷６?dāng)涉及到高光譜數(shù)據(jù)時(shí)，圖像會(huì)呈現(xiàn)每個(gè)波段的數(shù)百個(gè)點(diǎn)，因此需要觀察更多的細(xì)節(jié)。波長(zhǎng)被分成許多窄帶，捕捉物體的獨(dú)特光譜指紋或特征。因此，捕獲的圖像包含更多的數(shù)據(jù)，從而阻止任何分析人員檢測(cè)土地和水特征之間的差異。

⑦相機(jī)差異

多光譜圖像是使用特殊相機(jī)捕獲的，這些相機(jī)使用過(guò)濾器或?qū)μ囟úㄩL(zhǎng)敏感的儀器來(lái)分離波長(zhǎng)。這些可能包括來(lái)自人眼不可見(jiàn)頻率的光。另一方面，高光譜相機(jī)可以分別檢測(cè)許多不同的波長(zhǎng)。通過(guò)覆蓋紅外線和紫外線區(qū)域的一部分，它們還可以看到比人類(lèi)更廣泛的光譜。因此，在這種成像技術(shù)中，分析人員將獲得二維圖像，其中圖像中的每個(gè)像素都包含一個(gè)連續(xù)的光譜。

⑧成本

多光譜傳感器通常在一次觀察中從三到六個(gè)光譜帶收集數(shù)據(jù)。這些特性使它們具有成本效益。由于圖像捕獲并不復(fù)雜，因此購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)成本低廉。同時(shí)，高光譜成像可以在一次采集中收集數(shù)百個(gè)光譜帶。由于需要更多的技術(shù)進(jìn)步來(lái)生成更詳細(xì)的光譜數(shù)據(jù)，因此這種功能使其價(jià)格昂貴。隨之而來(lái)的是與傳感器和圖像成本增加、數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)處理成本以及維護(hù)操作的高需求相關(guān)的問(wèn)題。

⑨像素合成

在多光譜遙感中，每個(gè)像素都有一個(gè)離散的樣本光譜。例如，某些波段每個(gè)像素可能有 4 到 20 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，而在高光譜遙感中，每個(gè)像素都有一個(gè)連續(xù)的或完整的光譜。

⑩處理方法

多光譜遙感器處理有限的圖像，高光譜遙感器處理方法包括光譜和圖像。