高光譜成像技術(shù)是光譜成像技術(shù)的一種，它將傳統(tǒng)二維成像技術(shù)和光譜技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，既可以獲取目標(biāo)物的二維空間信息，又可以獲得一維光譜信息。該技術(shù)具有空間可識別性、超多波段、高的光譜分辨率、光譜范圍廣和圖譜合一等眾多優(yōu)點(diǎn)。那么，高光譜成像技術(shù)的原理是怎么樣的？按照分光原理不同可分為哪些類型？

高光譜成像技術(shù)的原理：

光譜根據(jù)分辨率的高低可以將其分成多光譜、高光譜、超光譜三種類型，這三種類型對應(yīng)的光譜分辨率分別為10-1λ以內(nèi)、10-2λ以內(nèi)、10-3λ以內(nèi)，而高光譜圖像就是由一系列連續(xù)的光波波長組成的光學(xué)圖像。因此高光譜成像就是指在特定的波長范圍內(nèi)獲得由一系列連續(xù)的窄波段圖像組成的包含三維圖像數(shù)據(jù)塊的過程。一個典型的高光譜數(shù)據(jù)塊示意圖如下圖所示，進(jìn)行高光譜成像時，成像儀通過接收被測物體表面反射和透射光以及在X軸上進(jìn)行分光，在Y軸上進(jìn)行成像，從而獲得包含一維光譜和二維圖像的高光譜三維數(shù)據(jù)塊。通常高光譜的光譜范圍主要包括可見光譜區(qū)域（400～760nm）和近紅外光譜區(qū)域（760～2560nm），目前其光譜分辨率可以達(dá)到2~3nm。在利用高光譜成像技術(shù)在獲得樣品圖像的同時，還能夠為圖像上每個像素點(diǎn)提供上千個波長點(diǎn)的光譜信息，因此包含了樣品內(nèi)部豐富的成分含量信息，可以達(dá)到實(shí)現(xiàn)樣品的成分、含量、空間分布的無損測量的目的。

高光譜成像技術(shù)根據(jù)分光原理不同的分類：

根據(jù)分光原理的不同，可將高光譜成像技術(shù)分為色散型、干涉型、計算層析型等幾種類型。

1）色散型高光譜成像技

色散型高光譜成像技術(shù)主要包括色散棱鏡型、衍射光柵型以及聲光、液晶可調(diào)諧濾光片型（AOTF）等高光譜成像技術(shù)。色散型高光譜成像技術(shù)利用光柵、棱鏡等色散元件將經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后的光線色散成連續(xù)分布的單色光，光線經(jīng)聚焦會聚于探測元件上，最終得到每一個像元的強(qiáng)度。該技術(shù)出現(xiàn)較早，又其原理結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，因此發(fā)展比較成熟。但是該系統(tǒng)內(nèi)部狹縫的存在導(dǎo)致光譜分辨率、能量利用率以及信噪比很難提高成為制約該技術(shù)繼續(xù)發(fā)展的瓶頸問題。

2）干涉型高光譜成像技

干涉型高光譜成像技術(shù)也稱傅立葉變換型高光譜成像技術(shù)，主要包括傅里葉變換型（邁克爾遜干涉型、三角共路干涉型、雙折射偏振干涉型）、液晶可調(diào)諧濾光片型（LCTF）等高光譜成像技術(shù)。干涉型高光譜成像技術(shù)將獲取的干涉強(qiáng)度信息通過傅里葉變換轉(zhuǎn)換成目標(biāo)的光譜信息，是間接光譜成像技術(shù)。干涉型的高光譜成像儀較上述色散型高光譜成像儀具有多通道、高通量、高光譜分辨率、高信噪比等優(yōu)點(diǎn)。

3）計算層析型高光譜成像技術(shù)

計算層析型高光譜成像技術(shù)是隨著計算機(jī)技術(shù)、探測器水平以及醫(yī)學(xué)上斷層掃描技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新興技術(shù)，目前還處于理論及方法研究階段。該技術(shù)將計算機(jī)斷層掃描技術(shù)應(yīng)用于高光譜成像技術(shù)中，將目標(biāo)圖像的數(shù)據(jù)立方體視作三維，物體，沿著一個或者多個方向投影到探測器上，再根據(jù)數(shù)據(jù)立方體與獲得的投影圖像之間的關(guān)系，選擇合適的重建算法重構(gòu)出目標(biāo)的三維數(shù)據(jù)立方體。其顯著的優(yōu)點(diǎn)是其具有全視場性，不僅能夠保證較高的光通量及光能利用率，而且能夠快速精確的獲取目標(biāo)物體的二維空間信息和一維光譜信息。