高光譜成像儀實(shí)現(xiàn)的波長(zhǎng)通道的數(shù)量通常太大，無(wú)法在圖像傳感器中的每個(gè)波長(zhǎng)通道中使用一種類型的光電探測(cè)器。 因此，通常使用其他技術(shù)：

點(diǎn)掃描

一種可能性是將某種光譜儀與2D掃描成像設(shè)備(掃帚掃描儀)結(jié)合使用。 在任何特定時(shí)間，人們都會(huì)接收來(lái)自某個(gè)方向的光并記錄光譜。 例如，可以在一維光電二極管陣列前面使用帶有衍射光柵的簡(jiǎn)單光譜儀。

完整的高光譜圖像需要掃描二維的所有圖像方向，并且通常需要大量的采集時(shí)間。 此外，入射光的使用效率極低，很容易出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影。

盡管該方法允許人們使用非常傳統(tǒng)的光譜儀，但由于上述限制和需要掃描光學(xué)器件(通常帶有機(jī)械部件)，它并不經(jīng)常使用。

線掃描

線掃描是高光譜成像最常用的圖像采集技術(shù)。 這意味著在任何時(shí)間點(diǎn)，人們都可以獲取一條生產(chǎn)線的圖像信息(推掃式掃帚掃描儀)。 線的選擇通常是通過在圖像平面中放置光學(xué)狹縫來(lái)完成的。 此外，使用衍射光柵或其他色散光學(xué)元件在空間上沿垂直于狹縫的方向分離不同的波長(zhǎng)分量。 然后可以將光發(fā)送到二維圖像傳感器(焦平面陣列)，其中一個(gè)方向?qū)?yīng)于空間坐標(biāo)，另一個(gè)方向?qū)?yīng)于波長(zhǎng)。 可以使用可更換光柵以不同的光譜分辨率覆蓋不同的光譜區(qū)域。

圖像的完成需要對(duì)上述狹縫、整個(gè)成像儀器或成像對(duì)象進(jìn)行具有不同方向的多個(gè)此類記錄。 例如，飛機(jī)或太空衛(wèi)星上的儀器自然地向一個(gè)方向移動(dòng)，該方向應(yīng)垂直于圖像線的方向。 同樣，人們可以對(duì)正在移動(dòng)的物體進(jìn)行成像，例如沿著工廠的傳送帶。 在其他情況下，需要移動(dòng)鏡或其他類型的掃描光學(xué)器件來(lái)對(duì)觀察方向進(jìn)行一維掃描。

與點(diǎn)掃描相比，圖像采集速度更快，運(yùn)動(dòng)偽影的傾向也更低。 所需的焦平面陣列類型相當(dāng)簡(jiǎn)單;它只需要在整個(gè)感興趣的波長(zhǎng)范圍內(nèi)表現(xiàn)出足夠高的響應(yīng)度。 在設(shè)備校準(zhǔn)中可以考慮響應(yīng)度的波長(zhǎng)依賴性。

盡管如此，輸入光的使用效率不是很高，因?yàn)橐淮沃荒苁褂脤?duì)應(yīng)于一條線的光。

光譜掃描

基本上可以通過將可調(diào)諧光學(xué)帶通濾光片集成到相機(jī)中來(lái)實(shí)現(xiàn)高光譜成像。 然后一次記錄一個(gè)波長(zhǎng)槽的圖像，并將來(lái)自許多此類記錄的數(shù)據(jù)組合到高光譜立方體中。 雖然所有圖像方向的光都可以隨時(shí)使用，但任何時(shí)候都只使用一個(gè)小的光譜槽，因此光的使用效率與線掃描一樣低。 此外，實(shí)現(xiàn)高光譜分辨率的可調(diào)諧帶通濾波器并不容易。

或者，可以使用波長(zhǎng)可調(diào)照明，例如使用光學(xué)參量振蕩器。 每個(gè)圖像曝光都是針對(duì)一個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行的，并且許多不同波長(zhǎng)的曝光提供了高光譜圖像。

光譜掃描的一個(gè)核心優(yōu)勢(shì)是可以使用傳統(tǒng)的成像儀器。 例如，可以為顯微鏡配備合適的濾光片來(lái)執(zhí)行高光譜顯微鏡。

光譜掃描的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠以任意順序記錄不同波長(zhǎng)通道的圖像。 換句話說(shuō)，不必每次都記錄一個(gè)完整的高光譜立方體，而是可以根據(jù)特定的成像目的和情況選擇波長(zhǎng)。 例如，人們可以僅以有限的一組波長(zhǎng)定期操作，并且僅在某些情況下(例如，當(dāng)檢測(cè)到某些有趣的物體時(shí))才能獲取不同波長(zhǎng)的圖像。

時(shí)空掃描

時(shí)空掃描是空間掃描和光譜掃描之間的一種混合，其中每個(gè)帶有二維圖像傳感器的記錄都代表高光譜立方體的對(duì)角線切片。 傳感器上的一個(gè)空間坐標(biāo)僅對(duì)應(yīng)于空間坐標(biāo)，而第二個(gè)坐標(biāo)則進(jìn)行波長(zhǎng)編碼。 需要一維掃描才能完成高光譜立方體。

快照成像

特別是對(duì)于天文學(xué)應(yīng)用，有效利用入射光至關(guān)重要。 因此，非常希望通過使用某種快照成像來(lái)避免任何空間或光譜掃描。 為此目的已經(jīng)開發(fā)了大量不同的技術(shù)方法，所有這些方法都導(dǎo)致相對(duì)復(fù)雜和昂貴的技術(shù)設(shè)置。

僅舉一個(gè)例子，可以將場(chǎng)景成像到光纖束的輸入端，該光纖束的制造使得輸出光纖沿一條線排列。 (還有其他光學(xué)裝置可以進(jìn)行這種圖像切片。 然后，可以將不同的波長(zhǎng)分量分散在垂直于線的方向上，并將光發(fā)送到二維圖像傳感器，或者如果需要大量像素，則發(fā)送到多個(gè)傳感器。 從這個(gè)意義上說(shuō)，其工作原理與上述線掃描儀的操作原理非常相似。 但是，可以一次處理完整的圖像。 對(duì)于高效的光收集，具有高數(shù)值孔徑和高光纖芯面積比的光纖束至關(guān)重要。

雖然所解釋的方法需要復(fù)雜的光學(xué)元件，但它非常自然地提供了高光譜立方體數(shù)據(jù)。 已經(jīng)開發(fā)了其他方法，其中需要采用復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理算法來(lái)獲取此類數(shù)據(jù)。