高光譜成像儀作為光電檢測儀器，它將傳統(tǒng)光譜儀的二維成像與光譜技術(shù)有機(jī)的融為一體，可以完整、無損地同時(shí)獲取被測物的空間信息和光譜信息。高光譜成像儀的核心原理是光譜與圖像合二為一，獲得圖像數(shù)據(jù)的同時(shí)，得到圖像中每個(gè)像素的光譜信息，即高光譜數(shù)據(jù)多維立方體。本文度高光譜成像儀的工作原理做了介紹。

高光譜成像是指在電磁波譜的光譜波段獲取較高光譜分辨率（0.6-3.0nm）的圖像信息的過程，其理論基礎(chǔ)是利用電磁波譜對被測物特性進(jìn)行分析并以成像的方式對被測物的光譜特性進(jìn)行研究。所得數(shù)據(jù)是在特定波長范圍內(nèi)由一系列連續(xù)的窄波段圖像組成的三維圖像。現(xiàn)有高光譜成像系統(tǒng)的成像光譜范圍包括400～1000nm，900～1700nm和1000-2500nm等3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光譜波段。

高光譜圖像的采集方式包括逐點(diǎn)掃描式、線推掃式以及面幀式。目前，應(yīng)用最多的是線推掃式。一個(gè)典型的線推掃式高光譜成像系統(tǒng)如上圖所示，由電荷耦合器件CCD探測器、成像光譜儀、鏡頭、光源及其控制器、可調(diào)載物臺、步進(jìn)電機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)等組成。

其中，成像光譜儀以光柵型為主，是高光譜成像系統(tǒng)的核心部件，其內(nèi)部有一個(gè)棱鏡-光柵-棱鏡單元。在推掃過程中，該單元能將待測物一個(gè)窄帶空間內(nèi)的有效入射光散射成不同波長，色散后的光信號成像到CCD探測器上。其中的一個(gè)方向提供空間信息，另一個(gè)方向提供光譜信息，這樣就得到了此窄帶空間位置上多個(gè)像元點(diǎn)的光譜圖像。對推掃過程中多個(gè)窄帶空間區(qū)域的光譜圖像進(jìn)行拼接，可獲得整個(gè)待測物的高光譜圖像。下圖給出了某一個(gè)樣本的高光譜圖像數(shù)據(jù)，其中第1維和第2維是樣品的空間位置信息（以x和y表示），第3維是波長信息（以

λ表示）。

根據(jù)高光譜成像系統(tǒng)中光源的類型以及傳感器與光源的不同配置方式，可獲取4種不同類型的高光譜圖像，分別是：反射圖像、散色圖像、熒光圖像和透射圖像。