高光譜成像儀能夠同時獲得目標對象的光譜數(shù)據(jù)及二維圖像，光譜數(shù)據(jù)能夠用來分析其內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu)和化學成分，而其形狀、大小和顏色等外在特征以及表面缺陷情況都能通過圖像顯示出來，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、生物以及食品檢測中有著廣泛應(yīng)用。本文對高光譜成像儀的成像原理及高光譜圖像的特點做了分析。

高光譜成像儀的成像原理：

高光譜成像儀作為高光譜成像系統(tǒng)中最重要的部件，能快速有效地采集到目標對象的光譜以及圖像信息，其結(jié)構(gòu)元素包括聚焦透鏡、光柵光譜儀、準直透鏡以及面陣型CCD探測器等。在采集被測樣本高光譜圖像的過程中，高光譜成像儀可以吸收樣本反射和透射后反在X軸上的分光，面陣CCD探測器能夠?qū)崿F(xiàn)對被測樣本進行光學焦平面垂直（Z軸）方向上的橫向推掃，接著就可以獲得被測樣本在條狀空間中每個像素點上所含的任一單波長所對應(yīng)的圖像信息。這時當樣本在位移平臺上往返做橫向移動時，面陣CCD探測器就像掃帚掃地一樣，掃出樣本每條各不相同的帶狀移動軌跡，進而完成樣本的縱向掃描，再將樣本在整個橫向移動的過程中通過縱向掃描獲得的全部信息融合在一起，最終就能夠得到被測樣本的三維光譜圖像數(shù)據(jù)塊。其成像原理如下圖所示。

高光譜成像儀的高光譜圖像的特點：

高光譜成像技術(shù)綜合了機器視覺技術(shù)與近紅外光譜技術(shù)這兩種技術(shù)的優(yōu)勢，它與前者相比，二者都可以獲取被測物體的圖像信息，但高光譜成像技術(shù)還可以獲取物體的光譜信息；與后者相比，其優(yōu)勢在于獲得的是物體的“面”信息，而近紅外光譜技術(shù)則是對物體“點”信息的獲取。

高光譜成像技術(shù)通過高光譜成像儀采集所有連續(xù)單波段的圖像數(shù)據(jù)，在盡可能獲取更多的被測樣本信息的情況下，能夠更加高效準確地檢測樣本的內(nèi)外部品質(zhì)。盡管它具有上述諸多優(yōu)勢，難以避免還是存在不少問題，包括數(shù)據(jù)量大、存在較多冗余、樣品模型通用性差等。

高光譜圖像可被看作是一個擁有著三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（由兩個空間軸及一個波長軸構(gòu)成）的立方塊。高光譜圖像是將每一個像素點（x，y）對應(yīng)的完整光譜I（λ）簇集到一起形成的三維數(shù)據(jù)立方體I（x，y，λ）。而另一種方法，設(shè)定單獨波段A對應(yīng)的單色圖像為I（x，y），也可以把所有的A和對應(yīng)的I（x，y）堆疊形成的三維立方體I（x，y，λ）作為高光譜圖像。由此可見，高光譜圖像的處理能夠從多種角度上進行考慮：已知像素點坐標（x，y），在光譜域I（λ）中進行光譜的處理；已知波段入，在空間域I（x，y）中進行圖像的處理；同時將空間域與光譜域作為對象進行處理。