传统大田农作物生长环境监测的方法, 需要在环境恶劣的田间布设各种传感器, 铺设复杂电路, 通常会出现耗时费力、 维护成本高、 且或多或少的损坏到植株的问题。 无人机光谱成像技术是一种融合了无人驾驶飞行器技术、 空间遥感和图像实时传输等多种手段的快捷新型农田环境监测技术, 能够快速获取农田作物的即时光谱图像, 通过分析图像获取大田作物的生长信息, 这一技术的应用弥补了上述问题。 首先对无人机光谱成像技术进行了概述, 介绍了无人机应用的优势。 和传统卫星遥感监测平台相比, 无人机可以工作在较低的高度, 即80~400 m, 能够抵消极端天气和云层影响, 实现快速、 准确地获取高精度图像。 目前, 国内外小型无人机的应用主要集中在灾害监测、 自然资源监测、 城市规划和植被监测等领域。 由于其低成本、 近实时图像采集等特点, 在精准农业的发展过程中, 无人机光谱图像的应用也愈加广泛。 分析了常见光谱图像的特点和应用场景。 全色图像由于分辨率高, 多用于数据融合; 多光谱及高光谱影像由于丰富的光谱信息, 与农作物的光谱特征结合, 可用于农作物的生物理化指标的检测、 农业灾害预警、 产量预测和精细分类制图等; 热红外图像可以获得农作物温度信息, 可用于监测田间旱灾。 总结了无人机光谱图像技术在大田中的主要应用途径。 目前利用无人机光谱图像技术对农作物进行监测的方法主要有: 利用光谱反射率构造植被指数或红边参数, 研究植被的反射特点, 构建农作物时间层面上与光谱特征对应的生长模型, 利用新兴数学方法与农作物生化参数结合建立模型进行反演。 探讨了无人机光谱图像技术在大田的应用中尚且存在着的一些技术空白及难点, 以期为无人机光谱成像技术在大田中的衍生应用发展提供参考。

病害作为影响农作物生长的主要因素之一, 平均每年造成农作物产量损失高达12%以上。 病害不仅直接导致农作物产量减少, 而且也严重降低了农产品的品质, 甚至引发食品安全事故。 光谱成像作为一种融合图像处理和光谱学的信息获取技术, 能同时获取目标的图像信息和光谱信息, 从而更直观表达目标的特征。 光谱成像技术可以获得图像上每个点的光谱数据, 从而实现对作物病害的颜色、 形状和纹理特征及光谱特征的分析, 具有快速、 直观和无损等特点, 近些年在作物病害检测领域的应用取得了较大研究进展。 综述了近六年来国内外关于光谱成像技术在作物病害检测领域应用的相关文献, 分析了光谱成像技术的优势和局限性, 重点阐述了光谱成像作物病害检测中关键的第三个技术： (1）光谱图像分割技术, 重点分析了四种常见分割算法的优点和适用范围； (2）光谱特征和空间特征提取技术, 重点对比了空间特征、 光谱特征和二者加权组合对病害信息表达的准确性； (3）检测模型, 重点介绍了光谱植被指数和机器学习模型在作物病害检测中的稳定性和前景。 最后, 根据上述分析展望了光谱成像技术在作物病害检测领域中应用的研究趋势, 为相关研究提供全面且系统的参考。

近年来，轻小型无人机载光谱成像技术因航线自由，使用成本低等诸多优势在光谱遥感技术领域成为研究热点并得到广泛重视。基于面阵凝视的新型声光光谱成像技术的成熟运用为轻小型无人机遥感技术注入了新的活力。首先介绍了面阵凝视光谱成像技术途径，然后结合月球探测应用对声光光谱成像技术进行了论述。无人机载样机研制完成后开展无人机载应用试验，对试验数据进行分析和评价。最后，对基于声光光谱凝视成像技术的轻小型无人机载应用进行探讨及展望。

介绍了光谱成像技术的特点和功能，列举了其在物质鉴定领域的应用。简要论述了文件检验的概念及原理，在此基础上，阐述了文件检验的两种主要方法。给出了文件检验实例，介绍了文件检验所用的仪器及整个流程并得出了结论。最后，对光谱成像技术的未来发展及其在文件检验中的应用进行了总结。

为了获取水稻光谱的有效特征信息,选取健康的TN1#水稻幼苗为研究对象,利用由液晶可调谐滤波器、单色CMOS相机与计算机控制软件组成的多光谱图像采集系统,获取健康水稻幼苗的20个可见光通道的多光谱图像。在此基础上,采用多光谱图像的平均灰度值,通过波段选择的指数方法计算出各通道的波段指数并加以排序,选出波段指数较大的10个通道,目的是探讨能有效反映出水稻特征光谱信息的特征波段。实验结果表明,用波段选择的指数方法提取多光谱图像的特征波段,能快速获取水稻的叶片信息。通道475 nm、500 nm、530 nm、545 nm、550 nm、520 nm、560 nm、630 nm、660 nm、720 nm能更好地反映出水稻特征光谱信息,可作为水稻的有效特征信息通道。

煎煮中药的目的在于使药材中的活性成分充分析出, 从而最大发挥中药治疗疾病的功效。 为了检测药材在煎煮过程中活性成分的溶出度变化情况, 运用光谱成像技术, 以中药材黄柏为例, 检测了其在煎煮过程中不同时刻的荧光强度, 分析结果从侧面反映了黄柏活性成分的溶出度规律。

红外焦平面是光谱成像系统的核心器件。讨论了多光谱用红外焦平面读出电路的特点，设计了用于多光谱成像的64×16元红外焦平面读出电路。读出电路采用CTIA输入级，快照式曝光方式，边积分边读出工作。电路芯片与InGaAs光敏芯片阵列通过铟柱倒焊的方法，组成混成互连焦平面器件，像元间距50μm,响应波段0.9~1.7μm,盲元率0.2%,半阱时的响应不均匀性4.7%。

为了实现对中药粉末掺假现象的快速鉴别, 有效地控制中药粉末的质量, 引入光谱成像分析技术, 以中药黄连和黄柏的混合粉末为例进行检测。首先以中国药品生物制品检定所提供的黄连、黄柏对照药材为参照, 分别构建黄连和黄柏的光谱成像指纹图谱, 进而分析二者指纹图谱的差异, 提取特征波段。将质量各为1 g的两种粉末混合, 采集混合粉末检品的光谱图像, 依据两种中药粉末的光谱特征, 采用波段比重构光谱图像, 并采用域值法进行图像分类。分类结果实现了对检品的鉴别, 同时得到检品的空间分布状态。鉴别结果表明光谱成像分析技术是一项有望解决掺假中药粉末鉴别难题的技术, 且检测过程无损、快速。

为了实现中药主要活性成分的在体检测, 运用光谱成像技术检测中药活性成分。使用自行开发的液晶光谱成像装置对中药黄柏的主要活性成分盐酸小檗碱进行了在体检测, 选取紫外光源波长254 nm, 获取了检品480～700 nm之间的连续荧光光谱图像。在分析检品光谱剖面图的基础上, 以中国药品生物制品检定所提供的盐酸小檗碱标准品的光谱剖面图为依据, 设计了高通滤波器得到了检品的特征光谱数据。对八种不同来源的市售黄柏饮片特征光谱, 以及黄柏与其同科植物黄皮特征光谱的比较显示, 使用本方法对中药进行定性、定量的检测, 样品无需特殊处理, 可在原生态的情况下进行; 检测过程无损、实时; 检测结果指纹特征明显。