高光譜成像儀作為光電檢測儀器，它將傳統光譜儀的二維成像與光譜技術有機的融為一體，可以完整、無損地同時獲取被測物的空間信息和光譜信息。高光譜成像儀的核心原理是光譜與圖像合二為一，獲得圖像數據的同時，得到圖像中每個像素的光譜信息，即高光譜數據多維立方體。本文度高光譜成像儀的工作原理做了介紹。

高光譜成像是指在電磁波譜的光譜波段獲取較高光譜分辨率（0.6-3.0nm）的圖像信息的過程，其理論基礎是利用電磁波譜對被測物特性進行分析并以成像的方式對被測物的光譜特性進行研究。所得數據是在特定波長范圍內由一系列連續的窄波段圖像組成的三維圖像。現有高光譜成像系統的成像光譜范圍包括400～1000nm，900～1700nm和1000-2500nm等3個標準光譜波段。

高光譜圖像的采集方式包括逐點掃描式、線推掃式以及面幀式。目前，應用最多的是線推掃式。一個典型的線推掃式高光譜成像系統如上圖所示，由電荷耦合器件CCD探測器、成像光譜儀、鏡頭、光源及其控制器、可調載物臺、步進電機、運動控制系統和圖像采集系統等組成。

其中，成像光譜儀以光柵型為主，是高光譜成像系統的核心部件，其內部有一個棱鏡-光柵-棱鏡單元。在推掃過程中，該單元能將待測物一個窄帶空間內的有效入射光散射成不同波長，色散后的光信號成像到CCD探測器上。其中的一個方向提供空間信息，另一個方向提供光譜信息，這樣就得到了此窄帶空間位置上多個像元點的光譜圖像。對推掃過程中多個窄帶空間區域的光譜圖像進行拼接，可獲得整個待測物的高光譜圖像。下圖給出了某一個樣本的高光譜圖像數據，其中第1維和第2維是樣品的空間位置信息（以x和y表示），第3維是波長信息（以

λ表示）。

根據高光譜成像系統中光源的類型以及傳感器與光源的不同配置方式，可獲取4種不同類型的高光譜圖像，分別是：反射圖像、散色圖像、熒光圖像和透射圖像。