照相機(jī)這種經(jīng)典成像系統(tǒng)經(jīng)歷了黑白到彩色照相的過(guò)程。黑白相機(jī)，呈現(xiàn)的是感光器件對(duì)某個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)光照的積分響應(yīng)。

如下圖所示，紅色與黑色的曲線(xiàn)分別是相機(jī)A與B的QE曲線(xiàn)，黑白相機(jī)最終呈現(xiàn)出來(lái)的是對(duì)一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)光的積分結(jié)果（波長(zhǎng)范圍取決于相機(jī)所用的濾光片）。

彩色相機(jī)是基于黑白相機(jī)的成像原理，引入了R，G，B color filter，使得感光器件分別對(duì)R，G，B三個(gè)波段的光感光，再進(jìn)行色彩重建處理，從此成像進(jìn)入彩色時(shí)代。

自然界中的不同化學(xué)屬性的物體，對(duì)不同波長(zhǎng)的光有著不同的吸收能力，所以他們?cè)谝曈X(jué)上呈現(xiàn)出不同的色彩。這是color imaging的理論基礎(chǔ)。

自然界中的不同化學(xué)屬性的物體，對(duì)不同波長(zhǎng)的光有著不同的吸收能力，所以他們?cè)谝曈X(jué)上呈現(xiàn)出不同的色彩。這是color imaging的理論基礎(chǔ)。

Color imaging 有哪些局限呢？

普通Color sensor對(duì)于如下所示的兩種綠光，積分得到的intensity相同，所以sensor的輸出是一樣的。所以普通的color imaging不具備光譜的細(xì)致區(qū)分能力。

多光譜成像則是讓sensor在多個(gè)很窄的波段上感受不同的光，普通的color imaging相當(dāng)于在3個(gè)波段（R，G，B）上感光，而多光譜成像則是在4-10個(gè)波段上感光，形成多個(gè)color channel的圖像，所以叫做多光譜成像（Multi spectral imaging）。

而高光譜成像（hyper spectral imaging）則是在更窄的帶寬，更多的波段數(shù)感光成像，形成更多的（幾百個(gè)）顏色通道圖像。

那么這種技術(shù)有什么用呢？

下圖是植物的頻譜響應(yīng)，可以看出，在近紅外，植物有著非常高的反射率。利用這個(gè)特點(diǎn)，可以用近紅外圖像分析植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

多光譜成像在食品工業(yè)里也有應(yīng)用。食品在物流過(guò)程中經(jīng)常會(huì)被異物污染，比如紙張，金屬，塑料等等，這樣會(huì)給食品加工企業(yè)帶來(lái)很大的風(fēng)險(xiǎn)，利用多光譜成像可以幫助檢測(cè)食品污染。

在安防，遙感，醫(yī)療等等甚至藝術(shù)品鑒賞等等領(lǐng)域，多光譜成像技術(shù)都有應(yīng)用。如何產(chǎn)生多個(gè)窄帶光譜圖像是工程實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)，早期主要有兩種方法。

轉(zhuǎn)輪濾波片法：用很多個(gè)color filter 輪流切換拍照，形成若干窄光譜圖像。

多camera法： 每個(gè)camera內(nèi)部有不同的color filter。

很明顯這兩種方法不夠靈活。

現(xiàn)在有法布里－佩羅干涉式濾波片（Fabry–Pérot Spectral Filter）能夠很方便靈活地分離出的窄帶光，而且改變FP cavity length L， 就可以設(shè)置filter的不同波段。大大提高了工程應(yīng)用的靈活性。