高光谱成像：解锁物质“指纹”的黑科技！核心技术路线深度解读

高光谱成像（Hyperspectral Imaging，简称 HSI）是一种同时获取目标空间图像信息和连续精细光谱信息成像技术。以SHIS凝视型高光谱相机为例，它将光线分解为数百个窄而连续的波段（如400~1000nm范围内256个波段），为每个像素生成一条完整的光谱曲线。

与传统相机只能捕捉红绿蓝三个宽波段不同，高光谱成像的核心在于其数据结构，它生成一个三维数据立方体，其中x和y轴代表图像的空间位置，而z轴则代表光谱维度，记录了每个像素在不同波长下的反射强度形成了丰富的光谱信息层。

高光谱成像的强大之处在于每种物质都具有光谱特征，就像人类的指纹一样，植被在近红外波段有强烈反射，水体在蓝绿光区域表现出强吸收特性，而土壤在红光区域有明显特征，通过分析这些光谱指纹，我们可以准确识别和区分不同的物质。

高光谱成像还分不同的技术路线，有凝视型、推扫型和快照型，应用不用技术路线对应的产品也不同。凝视型高光谱成像是利用LCTF，在设定波长范围内,对入射光进行连续细分窄波段分光,对每个波段进行高分辨率的二维面阵成像,从而获得完整的高光谱图像序列。代表产品有（中达瑞和）SHIS系列高光谱相机。

推扫式高光谱成像采用光栅分光,在设定波长范围内,对狭缝入射光进行超高分辨率光谱采集,然后利用推扫运动,对物体进行空间扫描成像,从而获得完整的高光谱图像序列。代表产品有（中达瑞和）VIX系列高光谱相机。

高光谱成像技术凭借其强大的物质识别能力在众多领域都有重要应用，在遥感监测中用于环境变化追踪，在精准农业中进行作物健康诊断，在食品安全领域进行品质检测，在矿产勘探中识别矿物成分，在医学诊断中检测组织病变，这些应用充分展现了高光谱成像技术的巨大价值。