高光谱成像过程利用成像技术可以获得目标的影像信息，利用光谱技术可以获得目标的光谱信息，从而得出目标的物质结构及化学组成，为分析判断目标的属性提供依据。具有高光谱分辨率的巨大优势，在空间对地观测的同时获取众多连续波段的地物光谱图像，达到从空间直接识别地球表面物体的目的。主要研究干涉图像预处理技术、切趾处理技术、光谱复原技术、相位校正技术、光谱定标技术、绝对辐射校正技术等。
高光谱分辨率成像光谱遥感起源于地质矿物识别填图研究，逐渐扩展为植被生态、海洋海岸水色、冰雪、土壤以及大气的研究中。
成像光谱仪在高光谱测量的基础上，具有图谱合一的优势，可以精确到叶片一个点去探测作物不同胁迫症状的特征，又可获取受胁迫作物面状的光谱信息，点面结合综合地反映作物遭受胁迫的程度。所以，成像高光谱已经成为国内外研究的热点，学者们利用高光谱成像技术定量化地提取作物所遭受的各种胁迫特征，根据高分辨率的图像对叶片及叶片的局部区域进行分析，从而在更加微观的尺度上进行机理探测研究。高光谱成像是一种新兴的技术，可以在仪器的视场范围内同时快速测量和分析多个物体的光谱构成。这些成像系统用在多个工业和商业领域，比如高速在线检测和严密的质量控制工序。
一般说来，在加工应用中捕捉精确的光谱信息，面临着机器视觉系统简单或单点光谱(single-point)测量的问题。这些仪器系统的成本很高，且它们只可以在整个产品中进行小范围采样，导致了采样率较低。
然而高光谱成像不同，可以进行大批量检查。并且可以侦查出任何产品的化学组成或光谱信号，只要在它的视场范围内。并且在图像中，可以根据已经建立起来的谱库，用不同颜色标识出存在或者不存在的材料。
成像光谱仪主要性能参数是：(1)噪声等效反射率差(NEΔp )，体现为信噪比(SNR);(2)瞬时视场角(IFOV)，体现为地面分辨率;(3)光谱分辨率，直观地表现为波段多少和波段谱宽。
高光谱分辨率遥感信息分析处理，集中于光谱维上进行图像信息的展开和定量分析，其图像处理模式的关键技术有：⑴超多维光谱图像信息的显示，如图像立方体的生成;⑵光谱重建，即成像光谱数据的定标、定量化和大气纠正模型与算法，依此实现成像光谱信息的图像-光谱转换;⑶光谱编码，尤其指光谱吸收位置、深度、对称性等光谱特征参数的算法;⑷基于光谱数据库的地物光谱匹配识别算法;⑸混合光谱分解模型;⑹基于光谱模型的地表生物物理化学过程与参数的识别和反演算法。
目前，高端的成像光谱仪采用了透射型体相全息衍射光栅，其在可见光到近红外波段具有低杂散光、低吸收率特点;由于核心部分密封在玻璃或其它透明材质中，因此寿命长、容易清洁、抗刮檫，非常适合各种苛刻的野外的应用环境。
成像光谱仪工作方式主要为推扫式，为了实现扫描过程，一般利用外接扫描平台带动光谱仪运行;由于扫描平台比较笨重，且增加了耗电量，给野外工作带来诸多不便，所以现在最新型的成像光谱仪取消了扫描平台，改为内置式扫描设计，减轻了整机重量和能耗，而且可以直接进行垂直向下测量，更利于野外使用。
一种多光谱摄影机包括具有至少一个允许光穿过的孔洞(203)的光阻断元件(201)。发散元件(205)在取决于波长的不同方向上分散来自所述至少一个孔洞(203)的光，并且透镜(207)把来自所述发散元件(205)的光聚焦在像平面(209)上。微透镜阵列(211)接收来自所述透镜(207)的光，图像传感器(213)接收来自所述微透镜阵列(211)的光并且生成包括对应于所述图像传感器(213)的各个像素的入射光数值的像素值信号。光谱成像处理器随后从所述像素值信号生成多光谱图像。所述方法可以允许单次瞬时传感器测量以提供包括至少一个空间维度和一个光谱维度的多光谱图像。可以通过对传感器输出进行后处理来生成所述多光谱图像，并且不需要物理滤光或移动部件。
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