高光谱成像技术作为一种无损检测技术，它将传统二维成像技术和光谱技术有机结合在一起，既可以获取目标物的二维空间信息，又可以获得一维光谱信息。该技术具有空间可识别性、超多波段、高的光谱分辨率、光谱范围广和图谱合一等众多优点。本文对高光谱成像技术的优点及具体应用做了介绍，感兴趣的朋友可以了解一下！
什么是高光谱成像技术？
高光谱成像技术是新兴的、快速、无损的检测技术，将传统的光谱分析与机器视觉有机地结合在一起，可以同时获得图像上每个像素点的连续光谱信息和每个光谱波段的连续图像信息，其光谱信息能反映样本的化学成分和组织结构，图像信息能反映样本的空间分布、外部属性和几何结构。因此高光谱图像能对样本的多方面物理、化学信息进行空间维的可视化表达。
与多光谱成像相比，高光谱成像仪器可以在很窄的光谱波段内连续采集图像，有很高的光谱分辨率，通常精度可达到2-3nm，能得到上百条波段的连续图像，以充分反映样本光谱信息的细微变化。高光谱图像是一系列光波波长的光学图像组成的图像块，应用较多的光谱波段是可见光（400-780nm）和近红外光（780-2500nm）波段。
高光谱成像技术结合了光谱技术和图像处理技术的双重优势，既有光谱技术的优点：快速、高效、测量简单方便、非破坏性分析、多组分同时测定、样品不需预处理或预处理简单、可实现实时分析，又融合了图像技术的优点：可视化、直观形象、再现性好、处理精度高、适用面宽、灵活性高。光谱技术和图像处理技术的融合与交叉，使得光谱信息和图像信息取得双赢效果，都发挥出远大于自身的功用。例如，可以先通过光谱分析方法选择具有代表性的特征波长，再提取特征波长图像的纹理等图像信息进行更深入的分析；可以应用光谱分析方法定量测定样本图像每个像素点的化学成分含量和品质参数，再在图像上进行空间维的显示。
高光谱成像技术的优点：
1、光谱分辨率较高
高光谱成像所用的光谱仪在可见-近红外光谱范围内被划分为上百个波段，分辨率在2.8-5nm之间，波段的划分跟多光谱技术相比显得更为精细，并且是连续分布，能够反映的信息量也得到了极大的提高。
2、波长覆盖范围较广
高光谱成像的光谱仪的光谱覆盖范围为：紫外（200-400nm）、可见光（400-760nm）、近红外（760-2560nm）以及波长范围大于2560nm的区域，波长覆盖范围很广。
3、图像和光谱信息集于一体，信息反映全面
高光谱成像技术是一种新兴的信息融合检测技术，它集光谱信息和图像信息于一体。它在准确的反映待测样本表面上的图像信息的同时也能够够采集到样本内部各点或线的光谱信息，使得其能够进一步的确定样本内的结构组成和成分信息，因此可以检测出待测样本的全部所需信息。
4、无需前处理、无污染、方便快捷
高光谱成像技术采用具有极强穿透能力的光，在对待测样本进行检测的时候，不需要对待测样本进行任何的处理，它能够穿透塑料或者玻璃来对待测样本直接的检测，同时也不用使用任何的化学试剂。相对于传统的分析方法而言，在不会导致环境污染的同时也可以节约大量的化学试剂的使用费用。仪器测定时间短。
5、无破坏性
无破坏性也是高光谱成像技术的一大特点，因为它的无破坏性使得高光谱成像技术可以对果蔬、谷物和肉类等多种农副产品进行无损检测。在农产品的储藏库中安装高光谱自动检测装置，可实现储藏品的自动检测，节省大量人力、物力和时间。
6、在线检测
高光谱成像技术能够及时有效准确的对待测样本进行检测，所以，在流水线上可以使用高光谱检测仪来实现对物品的及时的在线检测，有助于及时发现产品内外部品质的变化，有主意提高产品本身的稳定性。
7、多组分同时检测
高光谱成像技术可以得到大规模的推广的主要原因是，它可以实现待测样本多个成分的同时检测。在同一模式、同一时间下，可以对待测样品的不同组分进行同时测定。例如在对小麦进行检测的时候，能够同时测定其蛋白质含量、水分含量、沉淀值、硬度等参数，这就极大的简化了测定操作，同时也很大程度上减少了测定时间。不同的组分对测定的结果都有一些影响，是因为在测定过程中，其他组分对高光谱也有吸收。
8、测定速度快
高光谱图像的原始光谱信息必须由计算机进行原始数据的处理和分析，在获得待测样本的原始数据后即可立即获得定性或定量的结果，整个分析所需时间大约在 2 分钟之内，并且能够根据同一原始光谱数据的处理分析得出待测样本各种组成或性质数据。
高光谱成像技术的具体应用：
1.精准农业
农业攸关国计民生，农业信息至关重要。高光谱遥感技术的发展为遥感信息定量应用开辟了新的领域，并逐渐成为新兴的精准农业最重要的技术手段之一。高光谱遥感技术可以准确获得植物的精细光谱信息，建立监测模型，从而能够精准监测作物的类型及播种面积、作物的生长环境及病虫害、作物生理生化性状、作物长势和产量品质等，促进了农业的科学化管理和实现高产优质，为作物的科学管理和高产高效提供技术保障。
2.植被调查
高光谱可用来估计一些森林物理参数，如叶面积指数（LAI）、材积、密度、森林覆盖度、树高等。LAI是植被重要的生物物理参数和植物生态研究中的一个重要指标，它与生物量、植被长势均密切相关。过去应用遥感方法估计森林LAI的研究主要局限于一些相对较宽的波段的多光谱数据，精度不高，原因之一是宽波段高光谱遥感数据中往往混有相当比例的非植物光谱，致使各种植被指数与LAI的关系不紧密，而这种非植物光谱在高光谱遥感中采用光谱微分技术可以得到有效抑制，从而提高遥感数据LAI的相关性。
3.岩矿探测
与多光谱遥感相比，高光谱遥感能够以更高的光谱分辨率提取地物的诊断性光谱特征，这使得在多光谱遥感中不可区分的岩石和矿物光谱，可在高光谱遥感中得到精确识别。利用高光谱遥感识别岩矿，能够直接提供同矿床成矿和蚀变相关的矿物种类、分布以及丰度信息。基于这些岩矿信息，可以有效地圈定相关矿产资源的勘探范围，实现矿产资源大面积快速勘查。
4.水体水质调查
随着经济发展和人类活动的不断扩张，各种水体的水质状况越来越受到影响，水环境监测已刻不容缓。20世纪70年代开始，一些国家应用航空遥感监测海岸带污染，应用卫星遥感监测区域性的海上溢油、赤潮事件。赤潮水体与正常水体的光谱曲线形状在700nm附近有所不同，差异表现在是否存在中心波长大于685nm的荧光峰，即赤潮水体的特征反射峰。宽光谱波段不能有效捕捉水体复杂的光谱特性，而高光谱遥感数据具有较高的空间分辨率和连续的光谱信息，能进行有效的水体水色因子探测及提高光学水质参数反，演精度。
5.大气科学研究
高光谱遥感技术在大气研究中的突出应用是云盖制图、云顶高度与云层状态参数估算、大气水汽含量与分布估算、气溶胶含量估计与大气光学特性评价等。利用高光谱成像技术，在准确探测大气成分的基础上，能提高天气预报、灾害预警等的准确性与可靠性。
