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高光谱成像是一种先进的光学成像技术。它的核心原理是将来自目标物体的光线通过分光装置分解成不同波长的光谱成分，然后用探测器记录每个像素点在各个波长上的强度信息，从而获得包含空间和光谱信息的三维数据立方体。
数据立方体是高光谱成像的核心概念。它将二维空间信息扩展为三维结构，其中X和Y轴代表图像的空间位置，第三个轴代表光谱维度。每个光谱切片对应特定波长下的图像，通过在不同波长间切换，我们可以观察到同一场景在不同光谱条件下的表现。
光谱特征分析是高光谱成像的关键应用。每种物质都有其独特的光谱指纹，植被在近红外波段有强烈反射，水体在可见光波段反射率低，土壤则呈现渐变的光谱特性。通过分析这些光谱曲线的形状和特征峰值，我们可以准确识别和分类不同的地物类型。
高光谱成像与普通成像的主要区别在于光谱分辨率。普通相机只能获取红绿蓝三个宽波段的信息，而高光谱成像系统可以在数百个连续的窄波段上进行测量。这种高光谱分辨率使得我们能够检测到普通成像无法识别的细微光谱差异，从而实现更精确的物质识别和分类。
高光谱成像技术在众多领域都有重要应用。在农业中用于监测作物健康和产量预测，在环境保护中检测水体和大气污染，在地质勘探中识别矿物分布，在医学诊断中检测组织病变，在食品工业中进行品质检验。这项技术正在改变我们观察和理解世界的方式，为科学研究和实际应用提供了强大的工具。