Η υπερφασματική απεικόνιση είναι μια τεχνική που προσθέτει μια πολύχρωμη τρίτη διάσταση σε μια ανακλώμενη εικόνα που περιέχει τα φασματικά δεδομένα του στόχου. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές όπως η τοπογραφική ανάλυση κοιτασμάτων ή αγροκτημάτων ορυκτών, η στρατιωτική επιτήρηση, η ανάλυση ιατρικών ιστών και η αρχαιολογική χαρτογράφηση. Η υπερφασματική απεικόνιση παρέχει πληθώρα δεδομένων φωτός και σύνθεσης από αισθητήρες απεικόνισης στο πεδίο, στο εργαστήριο και ακόμη και στο διάστημα.
Η φασματική απεικόνιση αναλύει φάσματα ανάκλασης ή δεδομένα μήκους κύματος φωτός. Μπορεί να χρησιμοποιεί τεχνολογία όπως καθρέφτες ανάκλασης, πρίσματα, φακούς και αισθητήρες φωτός, όπως τα εξαρτήματα και τα τσιπ συσκευής συζευγμένης φόρτισης (CCD) μέσα σε μια ψηφιακή φωτογραφική μηχανή. Σε συνδυασμό με την τεχνολογία απομακρυσμένης απεικόνισης, η φασματική απεικόνιση χρησιμοποιείται για τη μέτρηση των μηκών κύματος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που διασκορπίζεται από ένα υλικό στόχο. Οι συσκευές που ονομάζονται φασματόμετρα και φασματοραδιόμετρα σημειώνουν διακυμάνσεις στο ενεργειακό μήκος κύματος του φωτός που ανακλάται από έναν στόχο και επιτρέπουν στους παρατηρητές να προσδιορίσουν τη σύνθεση του υλικού ή του τοπίου.
Η υπερφασματική απεικόνιση χρησιμοποιεί σύγχρονη υπολογιστική ισχύ για να συνδυάσει δεδομένα από πολλές εικόνες και να προσθέσει την τρίτη διάσταση των φασματικών δεδομένων απευθείας στην εικόνα. Αυτό το σύνολο δεδομένων στοιβάζεται σε έναν «υπερφασματικό κύβο», όπως μια στοίβα στιγμιότυπων, στην οποία κάθε εικονοστοιχείο περιέχει τα φασματικά του δεδομένα. Η πολυφασματική απεικόνιση συνδυάζει δεδομένα δεκάδων ή εκατοντάδων ηλεκτρομαγνητικών ζωνών (EM), αλλά οι υπερφασματικοί κύβοι μπορούν να επεξεργαστούν δεδομένα από χιλιάδες ζώνες.
Η πολυφασματική απεικόνιση συνήθως χρησιμοποιεί δεδομένα από πολλούς αισθητήρες, ενώ τα υπερφασματικά δεδομένα συλλέγονται συχνά ως ένα σύνολο συνεχόμενων ζωνών από έναν μόνο αισθητήρα. Όσο περισσότερα δεδομένα, τόσο πιο καθαρή είναι η εικόνα. Όσο πιο καθαρή είναι η εικόνα, τόσο πιο εύκολο είναι να προσδιοριστεί από ποια ουσία ή ουσίες είναι φτιαγμένο το θέμα.
Ορισμένες εφαρμογές της υπερφασματικής απεικόνισης περιλαμβάνουν τη χημική ανάλυση, τη μικροσκοπία φθορισμού, τη θερμική απεικόνιση, την αρχαιολογική ανακάλυψη και την ιατροδικαστική έρευνα. Η ιατρική υπερφασματική απεικόνιση εξάγει οπτικά μήκη κύματος μιας χωρικής περιοχής και συνθέτει τις φέτες σε έναν «τοπογραφικό χάρτη» έτοιμο για σαφή ιατρική ανάλυση των ιδιοτήτων των ιστών για διάφορες διαγνώσεις ή ερευνητικούς σκοπούς. Αυτή η τεχνολογία απεικόνισης μπορεί να συλλάβει περισσότερο από τη ζώνη EM από το ορατό φως, συμπεριλαμβανομένων των υπέρυθρων και υπεριωδών μηκών κύματος, ώστε να μπορεί να βελτιώσει τις πληροφορίες που διαφορετικά θα μπορούσαν να περάσουν αόρατες με γυμνό μάτι. Όλα τα υλικά περιέχουν φασματικές υπογραφές που μπορούν να παρέχουν ζωτικές ενδείξεις για μια πληθώρα εφαρμογών σε πολλά πεδία.
Για παράδειγμα, με την κατανόηση των διαφορών στη χημική σύνθεση του εδάφους και της ανάπτυξης των φυτών, οι ιατροδικαστικοί ερευνητές είναι σε θέση να εντοπίσουν άγνωστους κατά τα άλλα τάφους. Αυτό συμβαίνει επειδή η αποσύνθεση διαφοροποιεί τα φάσματα ανάκλασης της ανάπτυξης των φυτών από το περιβάλλον τους. Με απλά λόγια, η επιπλέον χλωροφύλλη που περιέχεται στα φυτά που γονιμοποιούνται με αποσύνθεση τα κάνει να ξεχωρίζουν πολύ πιο ορατά σε υπερφασματικά δεδομένα παρά με γυμνό μάτι.
Η τηλεπισκόπηση και η ψηφιακή απεικόνιση βρίσκουν νέες εφαρμογές σε συνεχή βάση. Ειδικές βιβλιοθήκες που φιλοξενούν γνωστά φασματικά δεδομένα υλικών διατίθενται όλο και περισσότερο σε ερευνητές και πολίτες από οργανισμούς όπως η Εθνική Υπηρεσία Αεροναυπηγικής και Διαστήματος των Ηνωμένων Πολιτειών (NASA). Νέες εφαρμογές αυτής της τεχνικής αναπτύσσονται συνεχώς σε πολλές βιομηχανίες. Οι γεωργικές χρήσεις μπορεί να περιλαμβάνουν τον προσδιορισμό των φυτικών ποικιλιών, των συνθηκών νερού και θρεπτικών συστατικών και την έγκαιρη ανίχνευση ασθενειών. Καθώς η τεχνολογία γίνεται πιο διαθέσιμη στο κοινό, αναμένεται να αναπτύσσονται συνεχώς νέες εφαρμογές για μεγάλο πλεονέκτημα έναντι της σχετικά περιορισμένης αναλυτικής ισχύος της φασματοσκοπίας ενός σημείου.
Η τεχνολογία θερμικής απεικόνισης έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό στη στρατιωτική ή αερομεταφερόμενη επιτήρηση. Για το λόγο αυτό, έχουν αναπτυχθεί ειδικές τεχνικές που έχουν σχεδιαστεί για να εμποδίσουν αυτή την τεχνολογία, προκειμένου να καλύψουν τις θερμικές υπογραφές των επίγειων δυνάμεων από τον αέρα. Η υπερφασματική απεικόνιση μπορεί να νικήσει αυτά τα αντίμετρα με το πλήθος των μετρήσεων της φασματικής ζώνης, προσφέροντας ανάλυση ακριβείας που μπορεί να αποκαλύψει τα φασματικά «δακτυλικά αποτυπώματα» του στόχου.
Ολόκληρο το φάσμα συλλέγεται για κάθε εικονοστοιχείο πληροφοριών, επομένως ο παρατηρητής δεν απαιτεί προηγούμενη γνώση ενός υλικού για να κάνει μια ανάλυση. Η επεξεργασία μέσω υπολογιστή μπορεί να περιλαμβάνει όλα τα διαθέσιμα δεδομένα για μια πλήρη ανάλυση ενός δείγματος. Αυτό απαιτεί αποκλειστικούς υπολογιστικούς πόρους, συμπεριλαμβανομένου δαπανηρού ευαίσθητου εξοπλισμού και μεγάλης χωρητικότητας αποθήκευσης δεδομένων. Ένας υπερφασματικός κύβος αντιπροσωπεύει πολυδιάστατα σύνολα δεδομένων που απαιτούν εκατοντάδες megabyte το καθένα για επεξεργασία.