光譜分辨率在10l數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)的光譜圖像稱為高光譜圖像(Hyperspectral Image)。遙感技術(shù)經(jīng)過20世紀(jì)后半葉的發(fā)展，無論在理論上、技術(shù)上和應(yīng)用上均發(fā)生了重大的變化。其中，高光譜圖像技術(shù)的出現(xiàn)和快速發(fā)展無疑是這種變化中十分突出的一個(gè)方面。通過搭載在不同空間平臺(tái)上的高光譜傳感器，即成像光譜儀，在電磁波譜的紫外、可見光、近紅外和中紅外區(qū)域，以數(shù)十至數(shù)百個(gè)連續(xù)且細(xì)分的光譜波段對(duì)目標(biāo)區(qū)域同時(shí)成像。在獲得地表圖像信息的同時(shí)，也獲得其光譜信息，第一次真正做到了光譜與圖像的結(jié)合。與多光譜遙感影像相比，高光譜影像不僅在信息豐富程度方面有了極大的提高，在處理技術(shù)上，對(duì)該類光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行更為合理、有效的分析處理提供了可能。因而，高光譜圖像技術(shù)所具有的影響及發(fā)展?jié)摿?，是以往技術(shù)的各個(gè)發(fā)展階段所不可比擬的，不僅引起了遙感界的關(guān)注，同時(shí)也引起了其它領(lǐng)域(如醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等)的極大興趣。

高光譜圖像：是指一系列包含一些列可見/近紅外光譜，一般有400-1000 nm，已經(jīng)包含了可見光(400-780 nm)和近紅外(780-1000nm)。

多光譜圖像簡(jiǎn)介

多光譜圖像是指包含很多帶的圖像，有時(shí)只有3個(gè)帶(彩色圖像就是一個(gè)例子)但有時(shí)要多得多，甚至上百個(gè)。每個(gè)帶是一幅灰度圖像，它表示根據(jù)用來產(chǎn)生該帶的傳感器的敏感度得到的場(chǎng)景亮度。在這樣一幅圖像中，每個(gè)像素都與一個(gè)由像素在不同帶的數(shù)值串，即一個(gè)矢量相關(guān)。這個(gè)數(shù)串就被稱為像素的光譜標(biāo)記。

1.用不相關(guān)或獨(dú)立的其他帶替換當(dāng)前帶;這個(gè)問題特別與遙感應(yīng)用有關(guān)，但在一般的圖像處理中，如果要從多光譜圖像生成一幅單帶灰度圖像也與此有關(guān)。

2.使用一個(gè)像素的光譜標(biāo)記來識(shí)別該像素所表示的目標(biāo)種類。這是一個(gè)模式識(shí)別問題，它取決于下列圖像處理問題的解：消除一個(gè)像素的光譜標(biāo)記對(duì)圖像采集所用光譜的依賴性。這是一個(gè)光譜恒常性問題。

3.處理多光譜圖像的特定子集，它包括在電磁譜里僅光學(xué)部分的3個(gè)帶，它需要以或者替換或者模仿人類感知顏色的形式來進(jìn)行處理。

4.在特定應(yīng)用中使用多光譜圖像，并對(duì)它們進(jìn)行常規(guī)的操作。這里的一個(gè)問題是，現(xiàn)在每幅圖像都是一個(gè)矢量場(chǎng)。所以某些濾波方法需要調(diào)整以用于矢量值的像素。

高光譜，多光譜及超光譜的區(qū)別

高光譜成像是新一代光電檢測(cè)技術(shù)，興起于20世紀(jì)80年代，目前仍在迅猛發(fā)展巾。高光譜成像是相對(duì)多光譜成像而言，通過高光譜成像方法獲得的高光譜圖像與通過多光譜成像獲取的多光譜圖像相比具有更豐富的圖像和光譜信息。如果根據(jù)傳感器的光譜分辨率對(duì)光譜成像技術(shù)進(jìn)行分類，光譜成像技術(shù)一般可分成3類：

(1)多光譜成像——光譜分辨率在delta_lambda/lambda=0.1數(shù)量級(jí)，這樣的傳感器在可見光和近紅外區(qū)域一般只有幾個(gè)波段。

(2)高光譜成像——光譜分辨率在delta_lambda/lambda=0.01數(shù)量級(jí)，這樣的傳感器在可見光和近紅外區(qū)域有幾卜到數(shù)百個(gè)波段，光譜分辨率可達(dá)nm級(jí)。

(3)超光譜成像——光譜分辨率在delta_lambda/lambda=0.001數(shù)量級(jí)，這樣的傳感器在可見光和近紅外區(qū)域可達(dá)數(shù)千個(gè)波段。

眾所周知，光譜分析是自然科學(xué)中一種重要的研究手段，光譜技術(shù)能檢測(cè)到被測(cè)物體的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等指標(biāo)。光譜評(píng)價(jià)是基于點(diǎn)測(cè)量，而圖像測(cè)量是基于空間特性變化，兩者各有其優(yōu)缺點(diǎn)。因此，可以說光譜成像技術(shù)是光譜分析技術(shù)和圖像分析技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，是二者完美結(jié)合的產(chǎn)物。光譜成像技術(shù)不僅具有光譜分辨能力，還具有圖像分辨能力，利用光譜成像技術(shù)不僅可以對(duì)待檢測(cè)物體進(jìn)行定性和定量分析，而且還能進(jìn)對(duì)其進(jìn)行定位分析。

高光譜成像系統(tǒng)的主要工作部件是成像光譜儀，它是一種新型傳感器，20世紀(jì)80年代初正式開始研制，研制這類儀器的目的是為獲取大量窄波段連續(xù)光譜圖像數(shù)據(jù)，使每個(gè)像元具有幾乎連續(xù)的光譜數(shù)據(jù)。它是一系列光波波長(zhǎng)處的光學(xué)圖像，通常包含數(shù)十到數(shù)百個(gè)波段，光譜分辨率一般為1～l0nm。由于高光譜成像所獲得的高光譜圖像能對(duì)圖像中的每個(gè)像素提供一條幾乎連續(xù)的光譜曲線，其在待測(cè)物上獲得空間信息的同時(shí)又能獲得比多光譜更為豐富光譜數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息可用來生成復(fù)雜模型，來進(jìn)行判別、分類、識(shí)別圖像中的材料。

通過高光譜成像獲取待測(cè)物的高光譜圖像包含了待測(cè)物的豐富的空間、光譜和輻射三重信息。這些信息不僅表現(xiàn)了

地物空間分布的影像特征，同時(shí)也可能以其中某一像元或像元組為目標(biāo)獲取它們的輻射強(qiáng)度以及光譜特征。影像、輻射與光譜是高光譜圖像中的3個(gè)重要特征，這3個(gè)特征的有機(jī)結(jié)合就是高光譜圖像。

高光譜圖像數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)立方體(cube)。通常圖像像素的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別用z和Y來表示，光譜的波長(zhǎng)信息以(Z即軸)表示。該數(shù)據(jù)立方體由沿著光譜軸的以一定光譜分辨率間隔的連續(xù)二維圖像組成。