Allgemeines
Ungeachtet der Historie im Bereich der Fernerkundung gewann das Spectral Imaging, oft auch als Chemical Imaging bezeichnet, erst in den letzten Jahren in den Naturwissenschaften Akzeptanz. Die Ursachen dafür liegen in den großen anfallenden Datenvolumen und den Problemen beim Extrahieren der relevanten Information. Eine sinnvolle Lösung für inhomogene Systeme ist es, die Spektroskopie mit der Bildaufzeichnung (Imaging) zu kombinieren, wie es im wissenschaftlichen Bereich der Fernerkundung bereits seit 1972 getan wird. Aus dem Blickwinkel der Art der Bildaufzeichnung können die Spectral-Imaging-Sensoren weiter klassifiziert werden in Whiskbroom-, Staring-, Pushbroom- und Snapshot-Imaging.

Abbildung: Darstellung der unterschiedlichen Spektral Imaging Techniken

Whiskbroom Imager
Ein Whiskbroom Imager tastet punktweise den Bildbereich (x-, y-Ortskoordinate) ab, jeder Punkt wird spektral (Wellenlänge-Koordinate, λ) aufgezeichnet. Diese Arbeitsweise ist typisch für Infrarot- und Raman-Mikroskope, obwohl dafür inzwischen neuere Konzeptionen existieren.

Staring Imagers
Ein „starrender“ Imager tastet den Wellenlängenbereich λ ab, das heißt er nimmt die Bilder (x-,y-Ortskoordinate) bei einer Wellenlänge nach der anderen auf. Voraussetzung dazu ist, dass das Objekt sich in diesem Zeitraum nicht bewegt. Dieses Prinzip wird entweder durch Filterräder, elektrisch einstellbare Filter oder – wenn Fourier-Transformationstechniken notwendig sind – durch bildgebende Interferometer realisiert.

Pushbroom Imager
Ein Pushbroom Imager tastet den Bildbereich mit einem zweidimensionalen Detektorarray ab, wobei gleichzeitig die spektrale Information (λ) jedes Punktes einer Linie (x-Ortskoordinate) aufgezeichnet wird. Diese Konfiguration findet seine Anwendung überall dort, wo die Probe sich in Bezug auf den Imager (y-Ortskoordinate) bewegt, wie es zum Beispiel bei Satelliten zur Fernerkundung geschieht (Pushbroom Imager bewegt sich relativ zum Objekt) oder beim Einsatz über einem Förderband (Objekt bewegt sich relativ zum Pushbroom Imager).

Snap-Shot Imager
So genannte Snapshot Imager liefern zeitgleich mit einem einzigen Bild (shot) sowohl eine spektrale Signatur als auch deren örtliche Verteilung. Es gibt eine Vielzahl unterschiedlichen Technologien, die aber alle einen Kompromiss darstellen hinsichtlich der spektralen Auflösung und der Ortsauflösung. Derartige Systeme kommen insbesondere bei Smart-Phone Anwendungen oder anderen low-cost Bereichen zur Anwendung.