什么是光譜成像技術？高光譜成像技術是指利用多個光譜通道進行圖像采集、顯示、處理和分析解釋的技術，它不僅具有空間分辨能力，而且還具有光譜分辨能力，被廣泛的應用于精細農業(yè)、生物醫(yī)學等領域。那么，你對光譜成像技術了解多少？本文將為大家進行介紹。

光譜成像技術的定義：

一般來說，光譜成像技術是指利用多個光譜通道進行圖像采集、顯示、處理和分析解釋的技術。如下圖所示，探測器件隨著波長的掃描而采集相應圖像，則可以得到光譜圖像序列。利用光譜圖像序列進行分析處理，不但可以得到光譜信息，還可以得到圖像信息，因此光譜成像技術是光譜分析與圖像分析的有機結合。

光譜成像技術的發(fā)展與溯源：

1.圖像技術與光譜成像

圖像是反映客觀事物或過程某些與空間、時間有相互關聯(lián)的特征量的信息陣列。映射產(chǎn)生圖像，圖像反映或描述客觀事物或其運動過程。它們之間的關系可以表示如下：

一般來說，圖像用函數(shù)形式可表示為：I=f（x，y，z，t，λ，…）

其中I為像素值，x，y，z為三維空間坐標，t為時間坐標，入為波長坐標。而近一二十年成像技術發(fā)展很快，特別是在圖像的空間分辨率和時間分辨率方面。如掃描隧道顯微鏡已觀察到物體表面原子的排列圖像，核磁共振波譜成像技術已經(jīng)可以描繪中、小型蛋白質分子結構中原子的三維空間分布圖像，它們的空間分辨率已達到10-11m。高速攝影技術已經(jīng)能夠觀察到激光核聚變過程中時間分辨率達到10-11s的掃描圖像，伴隨著飛秒激光技術的不斷發(fā)展和應用，圖像的時間分辨率還將進一步提高。

在圖像空間分辨率和時間分辨率不斷得到提高的背景下，有關波長方面或光譜分辨率的研究必然會得到不斷深入。如現(xiàn)在成像所用的信息載子范圍不斷擴展，不僅有光子，而且還包括各種頻帶的電磁波、能量波和粒子束，如射頻波、紅外光、可見光、紫外光、X 射線、γ射線、中子、電子、離子、質子甚至聲子等。另一方面在每一個“波段”范圍內，毫無疑問，進行波長分辨或光譜分辨同樣也勢在必行，這也就等于宣告光譜成像技術的誕生具有歷史必然性。

由此可見，光譜成像技術是成像技術發(fā)展的最新階段，是成像技術不斷發(fā)展的必然結果。

2.光譜分析和光譜成像

光譜分析和光譜儀器在現(xiàn)代科技、生產(chǎn)和環(huán)境保護、宇宙開發(fā)等領域中獲得廣泛的重視和推廣應用，具有一系列明顯優(yōu)點：如分析靈敏度高、準確性好、方便快捷等。盡管如此，伴隨著科學技術的不斷發(fā)展，光譜分析技術同樣遇到前所未有的挑戰(zhàn)。當用光譜儀器進行分析時，對于試樣的勻質性必須給予足夠的重視。一般光譜儀器收集的是試樣的總體信息，當分析試樣是液體或氣體時，試樣的非勻質性并不影響檢測結果。但當試樣是固體時，試樣的空間非勻質性可能導致檢測結果出現(xiàn)嚴重偏差或者喪失大量有用信息。因此在進行“定性”和“定量”分析的同時，還必須給出“位置”信息。如在醫(yī)學領域，為正確診斷必須得到病理組織的準確病變位置；在制藥領域，了解分子的空間活性位點對于藥物的設計具有重要意義；在工業(yè)產(chǎn)品質量檢驗中，同樣必須準確給出產(chǎn)品缺陷的位置。要解決這些問題，毫無疑問，最自然的辦法便是光譜成像技術。

從以上的分析不難看出，現(xiàn)代光譜分析技術不僅要回答“是什么”（What）和“有多少”（How much）的問題，而且最好還能回答“何時發(fā)生變化”或“隨時間怎樣變化”（When）以及“在哪發(fā)生變化”（Where）的問題，在此簡稱“四 W”或“四定”（定性、定量、定時、定位）問題。而要同時回答“四W”問題，必須采用光譜成像技術。可見光譜成像技術是光譜分析技術的最新發(fā)展，是光譜分析發(fā)展的必然要求。