التصوير فوق الطيفي

في المسح المكاني، يمثل كل مخرج استشعار ثنائي الأبعاد طيفًا كامل الشق  (x,λ). تحصل أجهزة التصوير فوق الطيفي الخاصة بالمسح المكاني على أطياف الشق من خلال عرض شريط من المشهد على فتحة وتشتيت الصورة ذات الشقوق بموشور أو مشبك. تحتوي هذه الأنظمة على عيب يتمثل في تحليل الصورة حسب الخطوط (باستخدام ماسحة مكنسة الدفع الضوئية) وكذلك وجود بعض الأجزاء الميكانيكية المدمجة في القطار البصري. مع أنظمة المسح الخطي هذه، يُجمَع البعد المكاني من خلال حركة المنصة أو المسح الضوئي. يتطلب ذلك تحميلًا ثابتًا أو معلومات مؤشّرة دقيقة لـ«إعادة بناء» الصورة. ومع ذلك، فإن أنظمة المسح الخطي شائعة بشكل خاص في الاستشعار عن بُعد، والتي يكون فيها من المنطقي استخدام المنصات المتحركة. تُستخدم أيضًا أنظمة المسح الخطي لمسح المواد التي تتحرك على حزام ناقل. هناك حالة خاصة من المسح الخطي تتمثل في المسح الضوئي للنقاط (باستخدام ماسحة مكنسة الخفق الضوئية)، إذ تُستخدَم فتحة تشبه النقطة بدلاً من الشق، ويكون المستشعر بشكل أساسي أحادي البعد بدلاً من ثنائي الأبعاد.[6]

في المسح الطيفي، يمثل كل مخرج استشعار ثنائي الأبعاد خريطة مكانية أحادية اللون (x,y) للمشهد. تعتمد أجهزة التصوير فوق الطيفي للمسح الطيفي عادةً على مرشحات تمرير نطاق ضوئي (إما ثابتة أو قابلة للضبط). يُمسَح المشهد طيفيًا عن طريق تبديل مرشح  تلو الآخر بينما تظل المنصة ثابتة. في مثل هذه الأنظمة «المحدّقة» والماسحة للطول الموجي، يمكن أن يحدث تلطيخ طيفي إذا كانت هناك حركة داخل المشهد، ما يبطل الارتباط/الكشف الطيفي. ومع ذلك، هناك ميزة تكمن في القدرة على انتقاء واختيار النطاقات الطيفية، وامتلاك التمثيل المباشر للبعدَين المكانيَين للمشهد. إذا استُخدِم نظام التصوير على منصة متحركة، مثل الطائرة، فإن الصور التي يُحصَل عليها بأطوال موجية مختلفة ستقابل مناطق مختلفة من المشهد. يمكن استخدام الميزات المكانية على كل صورة لإعادة ترتيب البيكسلات.[6]

في حالة عدم المسح، يحتوي مخرج استشعار ثنائي الأبعاد على جميع البيانات المكانية (x,y) والطيفية (λ). تعطي أجهزة التصوير فوق الطيفي لعدم المسح مكعب البيانات بالكامل مرة واحدة، وبدون أي مسح. بالمعنى المجازي، تمثل لقطة واحدة إسقاط منظور لمكعب البيانات، والتي يمكن من خلالها إعادة بناء هيكله ثلاثي الأبعاد.[9] وأبرز مزايا أنظمة التصوير فوق الطيفي هذه هي ميزة اللقطة (إنتاجية ضوء أعلى) ووقت حصول أقصر. وقد صُمّم عدد من الأنظمة، بما في ذلك قياس طيف التصوير المقطعي المحوسب، وقياس طيف التصوير المعاد تشكيله بالألياف، والتحليل الطيفي للمجال المتكامل مع مصفوفات العدسات، ومطياف المجال المتكامل متعدد الفتحات، وقياس طيف المجال المتكامل مع مرايا تشريح الصورة، وقياس طيف التصوير المكرّر للصور، والتحلل الطيفي لمكدس المرشح، وتصوير اللقطة الطيفي للفتحة المشفرة، وقياس طيف تخطيط الصورة، وقياس تداخل ساغناك متعدد الأطياف. ولكن، فإن الجهد الحسابي وتكاليف التصنيع مرتفعة.[10] في محاولة للحد من المطالب الحسابية والتكلفة العالية المحتملة لأجهزة عدم المسح فوق الطيفية، فقد عُرضَت أجهزة نموذجية قائمة على الحوسبة الضوئية متعددة المتغيرات. تستند هذه الأجهزة إلى محرك الحساب الطيفي المعتمد على العنصر الضوئي متعدد المتغيرات أو محرك الحساب الطيفي المعتمد على معدّل الضوء المكاني.[11][12] في هذه المنصات، تُحسَب المعلومات الكيميائية في المجال البصري قبل التصوير لتعتمد الصورة الكيميائية على أنظمة الكاميرات التقليدية دون مزيد من الحوسبة. وأحد عيوب هذه الأنظمة، هي أنه لا يمكن الحصول على أي معلومات طيفية مطلقًا، بل المعلومات الكيميائية فقط، إلى درجة أنه من غير المتاح القيام بالمعالجة اللاحقة أو إعادة التحليل.