高光谱成像是一种将彩色三维添加到包含目标光谱数据的反射图像中的技术。它可用于诸如矿床或农场的地形分析，军事监视，医疗组织分析和考古制图等应用。

高光谱成像可从野外，实验室甚至太空中的成像传感器提供大量的光和成分数据。

光谱成像分析反射光谱或光波长数据。它可能使用反射镜，棱镜，透镜和光传感器之类的技术，就像数码相机中的组件和电荷耦合器件（CCD）芯片一样。结合远程成像技术，光谱成像可用于测量目标材料散射的电磁光谱的波长。称为光谱仪和光谱辐射仪的设备会记录从目标反射的光的能量波长变化，并允许观察者确定材料或景观的组成。

高光谱成像利用现代计算能力来组合来自许多图像的数据，并将光谱数据的第三维直接添加到图像中。该数据集被堆叠到一个“高光谱立方体”中，就像一叠快照一样，其中每个像素都包含其光谱数据。多光谱成像结合了数十个或数百个电磁（EM）波段的数据，但是高光谱立方体可以处理来自数千个波段的数据。

多光谱成像通常利用来自多个传感器的数据，而高光谱数据通常被收集为来自单个传感器的一组连续波段。数据越多，图像越清晰。图片越清晰，越容易确定是由哪种物质制成的。

高光谱成像的一些应用包括化学分析，荧光 显微镜，热成像，考古发现和法医调查。医学高光谱成像提取空间区域的可见光波长，然后将切片合成为“地形图”，以便为各种诊断或研究目的对组织特性进行清晰的医学分析。与可见光（包括红外和紫外线波长）相比，这种成像技术可以捕获更多的EM波段，因此可以增强肉眼看不见的信息。所有材料均包含光谱特征，可以为许多领域的大量应用提供重要线索。

例如，通过了解土壤和植物生长化学成分的差异，法医研究人员可以查明原本未知的墓地。这是因为分解可将植物生长的反射光谱与周围环境区分开。简而言之，通过分解施肥的植物中所含的多余叶绿素使它们在高光谱数据中比在肉眼中更显眼。

遥感和数字成像不断发现新的应用。诸如美国国家航空航天局（NASA）等组织已越来越多地向研究人员和平民提供保存已知材料光谱数据的特殊图书馆。该技术的新应用已在许多行业中不断发展。农业用途可能包括确定植物品种，水和养分状况以及及早发现疾病。随着该技术对公众的日益普及，与单点光谱法相对有限的分析能力相比，人们有望不断开发新的应用程序，以取得更大的优势。

热成像技术长期以来一直用于军事或机载监视中。因此，已经开发出旨在阻止该技术的特殊技术，以掩盖地面力量从空中传来的热量。高光谱成像可能会凭借其众多的光谱带测量来克服这些对策，从而提供可以挖掘目标光谱“指纹”的精确分析。

整个光谱是针对信息的每个像素收集的，因此观察者不需要先验材料即可进行分析。计算机处理可以包括所有可用数据，以对样品进行完整分析。这需要专用的计算资源，包括昂贵的敏感设备和大容量的数据存储。高光谱立方体代表多维数据集，每个多维数据集都需要数百兆字节来处理。