高光譜成像技術由硬件和軟件兩部分組成，其中硬件的主要功能為光譜數據的獲取，軟件的主要功能為光譜數據的分析。硬件主要由光源、分光部件、CCD、圖像采集系統和計算機等部分組成。本文對個硬件的要求做了詳細的介紹，對此感興趣的朋友可以了解一下！

高光譜成像系統硬件組成部分主要包括光源、探頭和數據處理機（計算機），如下圖，被檢測樣本放置于移動平臺上，在光源照射下圖像與光譜的數據信息由探頭采集至計算機中，各類樣本有較為適用的硬件種類和采集形式。

1.光源與探頭

光源與探頭是高光譜成像系統中易影響檢測結果的兩部分。

(1)光源

包括鹵素燈、發光二極管（LED）、激光和可調光源，各類光源屬性如下。

①鹵素燈：（1）光源特性：白熾燈的發光原理；（2）優點：工作電壓低、反射率高；（3）缺點：壽命短、溫度高、譜峰易產生偏差；（4）應用范圍：可用于檢測食品表面與內部波段范圍：340～800nm。

②發光二極管（LED）：（1）光源特性：半導體光源；（2）優點：體積小、成本低、響應迅速、節能、光線可以自由排布；（3）缺點：抗電壓波動能力差、發光強度偏低；（4）應用范圍：波段范圍：紫外到短波近紅外——400～1100nm。

③激光：（1）光源特性：單色光源；（2）優點：方向性強、相干性小；（3）缺點：帶寬幅度窄；（4）應用范圍：不同顏色激光有其特定波長，主要檢測食品質量細微變化。

④可調光源：（1）光源特性：調節光源的帶寬和波長；（2）優點：被檢測樣本的損傷小；（3）缺點：受保護性差；（4）應用范圍：用于區域掃描波段范圍：0～1600nm。

（2）探頭

由鏡頭、成像光譜儀和光電轉模塊組成，它逐個記錄各個特征波段下的圖像和光譜，完成光電信號的轉換。成像光譜儀中的濾輪和可調濾波器決定了不同波段光譜和圖像的獲取，是高光譜“三維”圖像的根源。光電轉換元件分為電荷耦合元件（CCD）和互補金屬氧化物半導 體（CMOS）兩種，它們都由數以百萬計的光電二極管緊密排列組成，入射光子通過光電二極管完成了光電信號的轉換，相比于 CCD，CMOS的敏感度較低，被檢測信號容易產生更大的噪聲和灰度，但它成本低廉，更容易投入市場，在流水線的檢測中占據主流。

2.掃描形式

高光譜成像掃描形式分為點掃描、線掃描、區域掃描和點散掃描，它們的工作形式和硬件要求如下：

①點掃描：

（1）工作形式：全波段逐個記錄圖像中每個像素點的光譜信息；

（2）性能特點：全面的反映光譜信息，耗時長，適用于精確分析；

（3）硬件要求：后臺CPU計算能力強大。

②線掃描：

（1）工作形式：以行為單位全波段的記錄光譜信息，是一種帶狀推掃模式；

（2）性能特點：最常用的掃描形式，適用于流水線上檢測；

（3）硬件要求：感應元件曝光時間短。

③區域掃描：

（1）工作形式：每次獲取一個區域平面單個波段的光譜信息；

（2）性能特點：被檢測物體只能是靜止狀態；

（3）硬件要求：感應元件曝光時間短。

④點散掃描：

（1）工作形式：從某點發散獲取圖像與波長的全信息；

（2）性能特點：簡單高效，未廣泛應用；

（3）硬件要求：大面積的探頭。

3.感應模式

高光譜成像系統中的感應模式分為漫反射（散射）、反射和透射。漫反射模式下光源與探頭有一定的角度，可以避免反射光帶來的干擾，通常用來檢測樣本的大小、形狀、顏色、表面紋理和外部缺陷。相比于漫反射，反射（鏡面反射）可以更深層次的挖掘樣本的內部信息，但也要防止反射光源的干擾。透射模式的光源位于探頭對面，獲取樣本透射光帶來的內部信息。透射模式通常用來檢測物體內部組織結構和缺陷，被檢測對象要相對透明。