高光譜成像技術是成像技術和光譜技術的結合，成像系統獲取目標物體的空間信息，光譜系統獲取波段信息，可以同時實現對二維空間信息和光譜特征的獲取。本文對光譜成像技術的原理及光譜圖像采集方式做了介紹。

高光譜成像技術的原理：

高光譜成像技術是整個高光譜成像系統的核心，是成像技術和光譜技術的結合，成像系統獲取目標物體的空間信息，光譜系統獲取波段信息，可以同時實現對二維空間信息和光譜特征的獲取。

高光譜成像技術通常有兩種方法。一種是基于濾波片的高光譜成像系統。該方法采用的成像裝置主要由CCD攝像頭和濾波片組成。常用的濾波片有窄帶濾波片、液晶可調試濾鏡和聲光可調試濾鏡等。通過連續采集一系列波段下的目標二維圖像，波段序列構建成一個三維圖像立方體。

另一種是基于圖像光譜儀的高光譜圖像系統。成像裝置主要有透鏡、CCD攝像頭和圖像光譜儀組成，如下圖所示。

圖像光譜儀主要是棱鏡-光柵-棱鏡光學組件組成，同時配備有狹縫，滿足單一時間采集目標的一條狹小條帶。這種圖像系統采用“掃帚式”成像方法：當檢測對象以固定的速度垂直于成像儀光學主軸平面移動，檢測對象中平行于狹縫的一條窄帶在光源的照射下，反射光束通過透鏡進入成像譜儀，通過狹縫后進入分光光學組件，被色散后投射到成像儀尾端的CCD敏感元件，從而使線狀反射窄帶光束經過色散后形成連續波段光的多條平行反射強度線。因此，隨著檢測對象的移動，對象表面的條帶被成像后存儲，從而實現對整個目標的成像。

高光譜成像技術光譜圖像采集方式：

成像后的圖像信息采用三種方式存儲。包括波段順序格式（BSQ，Band Sequential Format）、波段按像元交叉格式（BIP，Band Interleaved by Pixel Format）和波段按行交叉格式（BIL，Band Interleaved by Line Format），常用的方法是BIL格式。BIL格式存儲的圖像先存儲第一個波段的第一行空間信息，接著是第二個波段的第一行，然后是第三個波段的第一行，交叉存取直到波段總數完成為止。第二行空間信息按照以上類似的方式交叉存取。這種格式提供了空間和波譜處理之間一種折衷方式，是大多數高光譜圖像處理軟件，如ENVI處理任務中所推薦的文件格式。

通常，高光譜圖像可以用3D立方體來表示，如下圖所示，其中的二維是圖像像素的坐標信息（以x和y表示），第三維是波長信息（以λ表示），一個分辨率為xxy像素的圖像檢測器陣列在λ個波長處獲得的樣品圖像立方體是xxyxλ的三維數據立方體。對象每個像素在獨立波長上的反射強度通過AD轉換為不同位數的二進制數字信息。