高光譜成像技術作為一種無損檢測技術，它將傳統二維成像技術和光譜技術有機結合在一起，既可以獲取目標物的二維空間信息，又可以獲得一維光譜信息。該技術具有空間可識別性、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點。本文對高光譜成像技術的優點及具體應用做了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！
什么是高光譜成像技術？
高光譜成像技術是新興的、快速、無損的檢測技術，將傳統的光譜分析與機器視覺有機地結合在一起，可以同時獲得圖像上每個像素點的連續光譜信息和每個光譜波段的連續圖像信息，其光譜信息能反映樣本的化學成分和組織結構，圖像信息能反映樣本的空間分布、外部屬性和幾何結構。因此高光譜圖像能對樣本的多方面物理、化學信息進行空間維的可視化表達。
與多光譜成像相比，高光譜成像儀器可以在很窄的光譜波段內連續采集圖像，有很高的光譜分辨率，通常精度可達到2-3nm，能得到上百條波段的連續圖像，以充分反映樣本光譜信息的細微變化。高光譜圖像是一系列光波波長的光學圖像組成的圖像塊，應用較多的光譜波段是可見光（400-780nm）和近紅外光（780-2500nm）波段。
高光譜成像技術結合了光譜技術和圖像處理技術的雙重優勢，既有光譜技術的優點：快速、高效、測量簡單方便、非破壞性分析、多組分同時測定、樣品不需預處理或預處理簡單、可實現實時分析，又融合了圖像技術的優點：可視化、直觀形象、再現性好、處理精度高、適用面寬、靈活性高。光譜技術和圖像處理技術的融合與交叉，使得光譜信息和圖像信息取得雙贏效果，都發揮出遠大于自身的功用。例如，可以先通過光譜分析方法選擇具有代表性的特征波長，再提取特征波長圖像的紋理等圖像信息進行更深入的分析；可以應用光譜分析方法定量測定樣本圖像每個像素點的化學成分含量和品質參數，再在圖像上進行空間維的顯示。
高光譜成像技術的優點：
1、光譜分辨率較高
高光譜成像所用的光譜儀在可見-近紅外光譜范圍內被劃分為上百個波段，分辨率在2.8-5nm之間，波段的劃分跟多光譜技術相比顯得更為精細，并且是連續分布，能夠反映的信息量也得到了極大的提高。
2、波長覆蓋范圍較廣
高光譜成像的光譜儀的光譜覆蓋范圍為：紫外（200-400nm）、可見光（400-760nm）、近紅外（760-2560nm）以及波長范圍大于2560nm的區域，波長覆蓋范圍很廣。
3、圖像和光譜信息集于一體，信息反映全面
高光譜成像技術是一種新興的信息融合檢測技術，它集光譜信息和圖像信息于一體。它在準確的反映待測樣本表面上的圖像信息的同時也能夠夠采集到樣本內部各點或線的光譜信息，使得其能夠進一步的確定樣本內的結構組成和成分信息，因此可以檢測出待測樣本的全部所需信息。
4、無需前處理、無污染、方便快捷
高光譜成像技術采用具有極強穿透能力的光，在對待測樣本進行檢測的時候，不需要對待測樣本進行任何的處理，它能夠穿透塑料或者玻璃來對待測樣本直接的檢測，同時也不用使用任何的化學試劑。相對于傳統的分析方法而言，在不會導致環境污染的同時也可以節約大量的化學試劑的使用費用。儀器測定時間短。
5、無破壞性
無破壞性也是高光譜成像技術的一大特點，因為它的無破壞性使得高光譜成像技術可以對果蔬、谷物和肉類等多種農副產品進行無損檢測。在農產品的儲藏庫中安裝高光譜自動檢測裝置，可實現儲藏品的自動檢測，節省大量人力、物力和時間。
6、在線檢測
高光譜成像技術能夠及時有效準確的對待測樣本進行檢測，所以，在流水線上可以使用高光譜檢測儀來實現對物品的及時的在線檢測，有助于及時發現產品內外部品質的變化，有主意提高產品本身的穩定性。
7、多組分同時檢測
高光譜成像技術可以得到大規模的推廣的主要原因是，它可以實現待測樣本多個成分的同時檢測。在同一模式、同一時間下，可以對待測樣品的不同組分進行同時測定。例如在對小麥進行檢測的時候，能夠同時測定其蛋白質含量、水分含量、沉淀值、硬度等參數，這就極大的簡化了測定操作，同時也很大程度上減少了測定時間。不同的組分對測定的結果都有一些影響，是因為在測定過程中，其他組分對高光譜也有吸收。
8、測定速度快
高光譜圖像的原始光譜信息必須由計算機進行原始數據的處理和分析，在獲得待測樣本的原始數據后即可立即獲得定性或定量的結果，整個分析所需時間大約在 2 分鐘之內，并且能夠根據同一原始光譜數據的處理分析得出待測樣本各種組成或性質數據。
高光譜成像技術的具體應用：
1.精準農業
農業攸關國計民生，農業信息至關重要。高光譜遙感技術的發展為遙感信息定量應用開辟了新的領域，并逐漸成為新興的精準農業最重要的技術手段之一。高光譜遙感技術可以準確獲得植物的精細光譜信息，建立監測模型，從而能夠精準監測作物的類型及播種面積、作物的生長環境及病蟲害、作物生理生化性狀、作物長勢和產量品質等，促進了農業的科學化管理和實現高產優質，為作物的科學管理和高產高效提供技術保障。
2.植被調查
高光譜可用來估計一些森林物理參數，如葉面積指數（LAI）、材積、密度、森林覆蓋度、樹高等。LAI是植被重要的生物物理參數和植物生態研究中的一個重要指標，它與生物量、植被長勢均密切相關。過去應用遙感方法估計森林LAI的研究主要局限于一些相對較寬的波段的多光譜數據，精度不高，原因之一是寬波段高光譜遙感數據中往往混有相當比例的非植物光譜，致使各種植被指數與LAI的關系不緊密，而這種非植物光譜在高光譜遙感中采用光譜微分技術可以得到有效抑制，從而提高遙感數據LAI的相關性。
3.巖礦探測
與多光譜遙感相比，高光譜遙感能夠以更高的光譜分辨率提取地物的診斷性光譜特征，這使得在多光譜遙感中不可區分的巖石和礦物光譜，可在高光譜遙感中得到精確識別。利用高光譜遙感識別巖礦，能夠直接提供同礦床成礦和蝕變相關的礦物種類、分布以及豐度信息。基于這些巖礦信息，可以有效地圈定相關礦產資源的勘探范圍，實現礦產資源大面積快速勘查。
4.水體水質調查
隨著經濟發展和人類活動的不斷擴張，各種水體的水質狀況越來越受到影響，水環境監測已刻不容緩。20世紀70年代開始，一些國家應用航空遙感監測海岸帶污染，應用衛星遙感監測區域性的海上溢油、赤潮事件。赤潮水體與正常水體的光譜曲線形狀在700nm附近有所不同，差異表現在是否存在中心波長大于685nm的熒光峰，即赤潮水體的特征反射峰。寬光譜波段不能有效捕捉水體復雜的光譜特性，而高光譜遙感數據具有較高的空間分辨率和連續的光譜信息，能進行有效的水體水色因子探測及提高光學水質參數反，演精度。
5.大氣科學研究
高光譜遙感技術在大氣研究中的突出應用是云蓋制圖、云頂高度與云層狀態參數估算、大氣水汽含量與分布估算、氣溶膠含量估計與大氣光學特性評價等。利用高光譜成像技術，在準確探測大氣成分的基礎上，能提高天氣預報、災害預警等的準確性與可靠性。
